[发明专利]研究后处理有机相着火事故二次爆燃的实验装置和方法

说明书

本发明提供研究后处理有机相着火事故二次爆燃的实验装置和方法，所述装置包括：燃烧室、位于燃烧室内侧底部的称重模块、位于燃烧室外侧底部的自动阀门、恒流泵、过滤器和测试模块；烟气管道依次连接起恒流泵、过滤器及燃烧室出气口；测试模块包括温度和压力模块以及烟气分析模块。本发明提供的装置和方法能通过实验获取二次爆燃的相关基础参数，并用于后处理厂的安全设计和后处理火灾事故的预防措施制定。

技术领域

本发明属于核技术领域，具体涉及研究后处理有机相着火事故二次爆燃的实验装置和方法。

背景技术

乏燃料后处理厂是实现核燃料的回收利用，并有利于核废物的妥善处置的处理厂，是实现核燃料闭式循环的一个重要环节。普雷克斯流程(Purex)是用磷酸三丁酯(TBP)萃取法从辐照核燃料中回收铀、钚的一种化工过程，是现今最有效、最成功的后处理流程。

脉冲柱在后处理厂又称萃取柱，能够将乏燃料溶解液中铀和钚，通过萃取的方式分离出来，是后处理Purex流程中极为重要的环节。脉冲柱内的溶液由煤油-磷酸三丁酯混合溶剂(Org)和硝酸/硝酸盐溶液(Acq)组成。假设脉冲柱出现破口，内部溶液全部泄漏，遇到火源或者达到一定温度便能引燃。其能直接或间接地影响与安全相关的建(构)筑物、系统和部件的起火。

由于空间狭小，缺乏氧气，泄露的溶剂不能够全部燃烧，火灾很快熄灭，但火灾产生的热量在持续加热蒸发这些泄露的溶剂，而周围新鲜空气又不断引入，与厂房内的可燃蒸汽形成了易燃的混合蒸汽，一旦遇到火源将发生二次燃爆的火灾事故。

二次燃爆将产生较大的压强，可能导致烟气管道、过滤器等部件损坏，同时燃爆产生的烟气温度和浓度也有所不同，其对过滤器的过滤效率造成了一定的影响。

因此，有必要发明了研究后处理有机相着火事故二次爆燃的实验装置和方法以解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供研究后处理有机相着火事故二次爆燃的实验装置和方法，能通过实验获取二次爆燃的相关基础参数，并用于后处理厂的安全设计和后处理火灾事故的预防措施制定。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：研究后处理有机相着火事故二次爆燃的实验装置，所述装置包括：燃烧室、位于燃烧室内侧底部的称重模块、位于燃烧室外侧底部的自动阀门、恒流泵、过滤器和测试模块；烟气管道依次连接起恒流泵、过滤器及燃烧室出气口；测试模块包括温度和压力模块以及烟气分析模块。

进一步的，所述称重模块包括由上到下依次叠放的点火器、燃烧池、隔热层、压力传感器和压力数据采集器。

进一步的，温度和压力模块包括热电偶、压力计和温度和压力数据采集器，所述热电偶设置于所述过滤器进气口，所述压力计设置于所述过滤器两端，所述热电偶和压力计都和压力数据采集器连接。

进一步的，所述烟气分析模块包括烟气探针和在线烟气分析仪，所述烟气探针设置于所述过滤器两端，且都和在线烟气分析仪相连接。

进一步的，所述装置中燃烧池可更换，且各燃烧池燃烧面积不同。

进一步的，所述装置还包括手动阀门，所述手动阀门设置于自动阀门远离燃烧室的一侧。

本发明采用的另一种技术方案是：研究后处理有机相着火事故二次爆燃的实验方法，所述方法包括以下步骤：

(1)取预设体积的预设溶液加入燃烧池；

(2)点燃预设溶液，开启压力数据采集器、温度和压力数据采集器以及在线烟气分析仪，启动恒流泵至预设流速；

(3)当燃烧池内预设溶液发生沸腾时关闭恒流泵；

(4)火焰熄灭预设时间后重启恒流泵，调节至预设流速，点火器再次点燃预设溶液，观察是否发生二次爆燃现象；