一種氚工藝尾氣處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種氚工藝尾氣處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)中的真空裝置通過過濾器與氣體收集罐連接后與電離室Ⅰ的一端相連接，電離室Ⅰ的另一端依次與預(yù)熱器、催化反應(yīng)器Ⅰ、催化反應(yīng)器Ⅱ、冷卻盤管、冷凝器、分子篩收集器、電離室Ⅱ相連接，經(jīng)電離室Ⅱ測(cè)量后未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的氣體又進(jìn)入氣體收集罐重復(fù)上述流程，而達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的氣體則進(jìn)入尾氣排放管道進(jìn)行排放。本實(shí)用新型的系統(tǒng)既能保證氚工藝尾氣中氣態(tài)氚的完全催化氧化，避免加入氫氣，增加了處理過程的安全性，又延長(zhǎng)了冷凝收集過程中分子篩的使用周期，減少了換料頻次，降低了工作人員對(duì)氚的攝入劑量。
【專利說明】
一種氚工藝尾氣處理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氚工藝尾氣
[0002]處理系統(tǒng)。適用于核電站、氚靶生產(chǎn)及中子發(fā)生器等生產(chǎn)場(chǎng)所在正常和事故工況下氚工藝尾氣的處理。
【背景技術(shù)】
[0003]國外在涉及到氚操作的設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)，都配備有各自氚尾氣處理系統(tǒng)。在大氣氣氛下的氚廢氣處理系統(tǒng)中，主要使用催化氧化法，即首先將氚氣氧化為氚水，再用分子篩吸收生成的氣7Ko$DLos Alamos Nat1nal Laboratory 的TSA(Tritium systems TestAssembly)上配備的ETC(Emergency Tritium Cleanup)、歐洲聯(lián)合堆上配備的氣去污系統(tǒng)、日本原子力研究所氚操作設(shè)施上配備的氚凈化系統(tǒng)等均采用催化氧化法。在運(yùn)行壓力為O?1.5MPa，工作溫度為300?500°C，氣體處理能力為O?10m3/h條件下，采用循環(huán)凈化方式，對(duì)氣的去污因子大于13量級(jí)。美國Lawrence Livermore實(shí)驗(yàn)室400KeV加速器氣凈化的流程為:從加速器中排出的氣體與一股干燥的空氣流(lL/min)混合進(jìn)入凈化系統(tǒng)(混合器中氣含量為:1.48 X 110Bq /target'day，即0.4Ci /target'day)。將混合氣流通過溫度較高的催化床時(shí)，氚(有機(jī)氚和無機(jī)氚)被催化氧化為氚水;生成的氚水蒸汽被空氣冷凝塔冷卻，然后被分子篩吸收。實(shí)驗(yàn)表明，如果分子篩只有幾升，連續(xù)通過流量小于10L/min的含水空氣，其使用時(shí)間為I?2周，若分子篩足夠大，則能夠保證系統(tǒng)能有較長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間，可以使處理轉(zhuǎn)化系統(tǒng)數(shù)量盡量少，并能降低伴隨氚水的放射性危害。氚凈化處理的關(guān)鍵材料催化劑的發(fā)展方向是采用不易中毒的疏水催化劑，在常溫下催化氧化氚;對(duì)于惰性氣氛的氚廢氣，國際上多使用吸氫合金，如U床、LaNi5等。
[0004]國內(nèi)，對(duì)氚操作場(chǎng)所中進(jìn)行氚在線監(jiān)測(cè)和含氚尾氣凈化技術(shù)的研究和相關(guān)設(shè)備的開發(fā)主要集中在中國工程物理研究院，中國輻射防護(hù)研究院也開展了部分相關(guān)技術(shù)的研究開發(fā)。中國工程物理研究七所針對(duì)生產(chǎn)工藝使用合金吸附法消除氚廢氣。中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所在氘氚靶生產(chǎn)、ICF靶丸高壓充氚、旋轉(zhuǎn)靶加速器運(yùn)行等工作產(chǎn)生的輻射防護(hù)需求牽引下，對(duì)含氚廢氣的監(jiān)測(cè)及凈化處理進(jìn)行了長(zhǎng)期深入的研究，并開發(fā)研制了含氚廢氣凈化處理系統(tǒng)、在工作現(xiàn)場(chǎng)均應(yīng)用良好，最新研制的系統(tǒng)當(dāng)尾氣中的含氚量在16?101()Bq/m3范圍內(nèi)時(shí)，在30分鐘左右可將氚濃度降低一個(gè)數(shù)量級(jí)以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型基于氚工藝尾氣的催化氧化方法，全面優(yōu)化流程，發(fā)明了針對(duì)氚工藝尾氣的整套氚凈化處理系統(tǒng)。
[0006]本實(shí)用新型的氚工藝尾氣處理系統(tǒng)是采用在線實(shí)時(shí)測(cè)量，測(cè)量電離室置于處理回路中，既可實(shí)時(shí)觀測(cè)到氚濃度變化情況，避免取樣測(cè)量的延遲，又可確保處理過程的密封性，避免取樣測(cè)量方法中接頭、管道、取樣栗的泄漏;本實(shí)用新型的氚工藝尾氣處理系統(tǒng)采用高溫預(yù)熱、高溫催化和中溫催化三個(gè)環(huán)節(jié)催化氧化氚工藝尾氣中的氣體氚，可提高氚催化反應(yīng)的效率，避免加入氫氣，增加處理過程的安全性，也可在高溫條件下將工藝氣體中可能產(chǎn)生的微量含氚氣態(tài)有機(jī)物進(jìn)行處理;本實(shí)用新型的氚工藝尾氣處理系統(tǒng)對(duì)HTO的收集分為三級(jí)降溫模式，可收集催化氧化生成的絕大部分ΗΤ0，由于分子篩反應(yīng)器外部浸泡液工作溫度一般在冰點(diǎn)以下，可進(jìn)一步提高分子篩的吸附能力，并延長(zhǎng)HTO收集用分子篩的使用周期，減少換料頻次和工作人員攝入劑量。整套系統(tǒng)的管路和反應(yīng)器均選用316L不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)壁進(jìn)行EP拋光處理，Ra低于0.1，可有效減少氚在金屬內(nèi)壁上的吸附，降低檢修過程中的工作人員劑量。同時(shí)通過回路上的氣動(dòng)閥進(jìn)行處理氣流導(dǎo)向可在不同模式下進(jìn)行含氚工藝氣體處理。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]本實(shí)用新型的氚工藝尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于:所述氚工藝尾氣處理系統(tǒng)包括與工藝含氚尾氣相連的真空裝置和過濾器，還包括氣體收集罐、電離室I和電離室Π、預(yù)熱器、Pd催化反應(yīng)器和Pt催化反應(yīng)器、冷卻盤管、冷卻器以及分子篩收集器。其連接關(guān)系是，真空裝置通過氣動(dòng)閥I與過濾器的一端連接，過濾器的另一端通過氣體收集罐、氣動(dòng)閥Π、電離室1、預(yù)熱器與催化反應(yīng)器I的一端連接，催化反應(yīng)器I的另一端與催化反應(yīng)器π的一端連接，催化反應(yīng)器Π的另一端通過冷卻盤管、冷凝器、分子篩收集器與電離室Π的一端連接進(jìn)行測(cè)量，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，經(jīng)過電離室Π測(cè)量的氣體通過氣動(dòng)閥IV進(jìn)入尾氣排放管道進(jìn)行排放，若經(jīng)過電離室Π測(cè)量的含氚氣體未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，則經(jīng)過電離室Π測(cè)量的氣體連接氣動(dòng)閥m進(jìn)入氣體收集罐重復(fù)上述循環(huán)。
[0009]所述真空裝置包括KNF系列隔膜栗、栗減震系統(tǒng)和散熱風(fēng)扇。
[0010]所述過濾器為濾膜過濾器。
[0011 ]所述電離室I和電離室Π均為流氣式測(cè)氚電離室。
[0012]所述催化反應(yīng)器I為Iig-Pd-Al2O3催化反應(yīng)器，催化反應(yīng)器Π為Iig-Pd-Al2O3催化反應(yīng)器和裝填Pt無機(jī)疏水催化劑的催化反應(yīng)器中的任意一種。
[0013]所述冷卻盤管為蛇形冷卻盤管。
[0014]所述管道均采用l/4inch的EP級(jí)不銹鋼管道硬連接而成。
[0015]本實(shí)用新型的一種氚工藝尾氣處理系統(tǒng)，采用在線實(shí)時(shí)測(cè)量的方法進(jìn)行氚工藝尾氣處理，不僅能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)到氚濃度變化情況，避免取樣測(cè)量方法中接頭、管道、取樣栗中氚的泄露，而且采用高溫預(yù)熱、高溫催化和中溫催化三級(jí)處理的方式大大提高了催化反應(yīng)效率，減輕了氚尾氣處理人員的勞動(dòng)輕度并提高了工作效率。
[0016]本實(shí)用新型的一種氚工藝尾氣處理系統(tǒng)，采用三級(jí)降溫模式進(jìn)行氚工藝尾氣中HTO的收集，不僅提高了分子篩的吸附能力，延長(zhǎng)了分子篩的使用周期，而且減少了換料頻次，降低了工作人員的攝入劑量。
[0017]本實(shí)用新型的一種氚工藝尾氣處理系統(tǒng)，在工藝含氚氣體樣品進(jìn)入系統(tǒng)前采用過濾器進(jìn)行水分和雜質(zhì)過濾，消除了水分的引入對(duì)測(cè)氚電離室靈敏度的影響，大大減少雜質(zhì)的引入對(duì)系統(tǒng)取樣準(zhǔn)確性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響。適用于核電站、氚靶生產(chǎn)及中子發(fā)生器等生產(chǎn)場(chǎng)所在正常和事故工況下氚工藝尾氣的處理。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型的氚工藝尾氣處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖中:1.工藝含氚尾氣2.真空裝置3.氣動(dòng)閥I4.過濾器5.氣體收集罐
6.氣動(dòng)閥Π 7.電離室I 8.預(yù)熱器9.催化反應(yīng)器I 10.催化反應(yīng)器Π 11.冷卻盤管12.冷凝器13.分子篩收集器14.電離室Π 15.氣動(dòng)閥ΙΠ 16.氣動(dòng)閥IV 17.尾氣排放管道。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021]實(shí)施例1
[0022]圖1為本實(shí)用新型的氚工藝尾氣處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1中，一種氚工藝尾氣處理系統(tǒng)包括與與工藝含氚尾氣I相連的真空裝置2和過濾器4，還包括氣體收集罐5、電離室17和電離室Π 14、預(yù)熱器8、Pd催化反應(yīng)器9和Pt催化反應(yīng)器10、冷卻盤管11、冷卻器12以及分子篩收集器13。其連接關(guān)系是，真空裝置2通過氣動(dòng)閥13與過濾器4的一端連接，過濾器4的另一端通過氣體收集罐5、氣動(dòng)閥Π 6、電離室17、預(yù)熱器8與催化反應(yīng)器19的一端連接，催化反應(yīng)器19的另一端與催化反應(yīng)器Π 10的一端連接，催化反應(yīng)器Π 10的另一端通過冷卻盤管11、冷凝器12、分子篩收集器13與電離室Π 14的一端連接進(jìn)行測(cè)量，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，經(jīng)過電離室Π 14測(cè)量的氣體通過氣動(dòng)閥IV16進(jìn)入尾氣排放管道17進(jìn)行排放，若經(jīng)過電離室Π 14測(cè)量的含氚氣體未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，則經(jīng)過電離室Π 14測(cè)量的氣體連接氣動(dòng)閥ΙΠ15進(jìn)入氣體收集罐5重復(fù)上述循環(huán)。
[0023]所述的真空裝置2包括KNF系列隔膜栗、栗減震系統(tǒng)和散熱風(fēng)扇。
[0024]所述的過濾器4為濾膜過濾器。
[0025]所述的電離室I和電離室Π均為流氣式測(cè)氚電離室。
[0026]所述的催化反應(yīng)器19為119-Pd-Al203催化反應(yīng)器，催化反應(yīng)器Π 10為119-Pd-Al2O3催化反應(yīng)器和裝填Pt無機(jī)疏水催化劑的催化反應(yīng)器中的任意一種。
[0027]所述的冷卻盤管11為蛇形冷卻盤管。
[0028]所述管道均采用l/4inch的EP級(jí)不銹鋼管道硬連接而成。
[0029]本實(shí)用新型中采用高溫預(yù)熱、高溫催化以及中溫催化的方式對(duì)氚工藝尾氣中的氣態(tài)氚進(jìn)行催化氧化，首先經(jīng)過預(yù)熱器8的高溫預(yù)熱，提升了氣態(tài)氚的溫度，經(jīng)高溫催化反應(yīng)器19將氚工藝尾氣中的大部分氣態(tài)氚催化氧化轉(zhuǎn)化為ΗΤ0，之后由中溫催化反應(yīng)器Π 10將經(jīng)過催化反應(yīng)器19后未完全轉(zhuǎn)化的氣態(tài)氚進(jìn)一步催化氧化為ΗΤ0，大大提高了氚工藝尾氣中氣態(tài)氚的催化氧化效率。
[0030]本實(shí)用新型采用冷卻盤管11初步冷凝，冷凝器12進(jìn)一步冷凝以及分子篩收集器13的三級(jí)降溫模式，對(duì)催化氧化后的HTO進(jìn)行逐步冷凝收集，有效提高了分子篩的吸收能力，延長(zhǎng)了分子篩的使用周期，減少了換料頻次，大大降低了氚工藝現(xiàn)場(chǎng)工作人員的攝入劑量。
[0031]本實(shí)用新型不限于該實(shí)施例，本【實(shí)用新型內(nèi)容】所述均可實(shí)施并具有所述良好效果O
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氚工藝尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于:所述氚工藝尾氣處理系統(tǒng)包括與工藝含氚尾氣(I)相連的真空裝置(2)和過濾器(4)，還包括氣體收集罐(5)、電離室1(7)和電離室Π(14)、預(yù)熱器(8)、Pd催化反應(yīng)器(9)和Pt催化反應(yīng)器(10)、冷卻盤管(11)、冷卻器(12)以及分子篩收集器(13)； 其連接關(guān)系是，真空裝置(2)通過氣動(dòng)閥1(3)與過濾器(4)的一端連接，過濾器(4)的另一端通過氣體收集罐(5)、氣動(dòng)閥Π (6)、電離室1(7)、預(yù)熱器(8)與催化反應(yīng)器1(9)的一端連接，催化反應(yīng)器1(9)的另一端與催化反應(yīng)器Π (10)的一端連接，催化反應(yīng)器Π (10)的另一端通過冷卻盤管(11)、冷凝器(12)、分子篩收集器(13)與電離室Π (14)的一端連接進(jìn)行測(cè)量，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，經(jīng)過電離室Π (14 )測(cè)量的氣體通過氣動(dòng)閥IV (16 )進(jìn)入尾氣排放管道(17)進(jìn)行排放，若經(jīng)過電離室Π (14)測(cè)量的含氚氣體未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，則經(jīng)過電離室Π(14)測(cè)量的氣體連接氣動(dòng)閥m (15 )進(jìn)入氣體收集罐(5 )重復(fù)上述循環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氚工藝尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于:所述真空裝置(2)包括KNF系列隔膜栗、栗減震裝置和散熱風(fēng)扇。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氚工藝尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于:所述過濾器(4)為濾膜過濾器。4.據(jù)權(quán)利要求1所述的氚工藝尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于:所述電離室I和電離室Π均為流氣式測(cè)氚電離室。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氚工藝尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于:所述催化反應(yīng)器1(9)為119-Pd-Al203催化反應(yīng)器，催化反應(yīng)器Π(10)為119-Pd-Al203催化反應(yīng)器和裝填Pt無機(jī)疏水催化劑的催化反應(yīng)器中的一種。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氚工藝尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于:所述冷卻盤管(11)為蛇形冷卻盤管。
【文檔編號(hào)】G21F9/12GK205645291SQ201620420052
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】杜陽, 孟丹, 楊勇, 但貴萍, 余衛(wèi)國, 成瓊, 董蘭, 謝云
【申請(qǐng)人】中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所