[發(fā)明專利]一種用于使含氚水去氚化的裝置及其實現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410173603.1
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103936219A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設計）人: 羅德禮;姚勇;鄧良才;黃國強;宋江鋒;張志;楊莞;蒙大橋
• 申請（專利權）人: 四川材料與工藝研究所
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10
• 代理公司: 深圳市合道英聯(lián)專利事務所(普通合伙) 44309
• 代理人: 廉紅果

技術領域

????本發(fā)明涉及一種裝置，具體涉及的是一種用于使含氚水去氚化的裝置及其實現(xiàn)方法。

背景技術

目前，無論是核武器的制造還是聚變反應堆的運行過程，都會涉及到大量氚的操作，其中有一部分是以氚化水的形式存在。另外，在很多商用或者民用核電站的運行過程中，也要產生大量的含氚水，如果不對這部分氚加以回收，而是直接排放，則不僅會給環(huán)境造成污染，而且也造成了經濟上的損失。因此，在氚工藝中，必須要配備氚化水的去氚化裝置，以回收氚，使水的排放達到一定的指標。

目前已公開的含氚水去氚化技術采用的是水蒸氣與氫氣同流的方式進行交換，其裝置由多級串聯(lián)組成，每級都需要在反應前將水蒸氣與氫氣預熱到200℃，然后進行催化反應，待反應后再冷凝，使水蒸氣與氫氣分離，如此反復多次汽化、預熱、反應、冷凝、分離，方可使含氚水去除大部分氚，而這不僅流程繁瑣、操作麻煩，而且能耗和成本太高。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于使含氚水去氚化的裝置及其實現(xiàn)方法，主要解決現(xiàn)有的含氚水去氚化裝置存在流程繁瑣、能耗高的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種用于使含氚水去氚化的裝置，包括由上往下依次連接的第一液化系統(tǒng)、水蒸氣加熱裝置、催化反應段、第二液化系統(tǒng)和產品水收集箱，與水蒸氣加熱裝置連接的蒸汽發(fā)生器，以及與該蒸汽發(fā)生器連接的原料水儲水箱；所述催化反應段內部填滿有親水催化劑。

進一步地，本發(fā)明還包括設置在產品水收集箱底部的底座組件。

具體地說，所述底座組件包括均由16a號熱軋普通槽鋼制成的底座和支撐件；所述支撐件連接在產品水收集箱和底座之間。

再進一步地，所述第一液化系統(tǒng)包括依次連接的第一列管式冷凝器和第一空腔；所述第一空腔與水蒸氣加熱裝置連接，并且第一空腔內部自下而上填充有高度為該第一空腔高度一半的疏水催化劑。

更進一步地，所述水蒸氣加熱裝置包括分別與第一空腔和催化反應段連接的外筒體，設置在該外筒體內部中間位置的多孔蜂窩狀蓄熱體，以及設置在外筒體上且均貫穿多孔蜂窩狀蓄熱體的第一加熱管和第二加熱管；所述第一加熱管位于第二加熱管上方，并且二者相互垂直，該第一加熱管和第二加熱管中還均設有加熱棒；所述蒸汽發(fā)生器連接在外筒體的側面上，并且位于第一加熱管的上方。

更進一步地，所述第二液化系統(tǒng)包括相互連接的第二列管式冷凝器和第二空腔；所述第二空腔與催化反應段連接，所述第二列管式冷凝器與產品水收集箱連接。

為增強催化反應段的機械強度及與第二空腔之間的連接強度，所述催化反應段與第二空腔之間還設有支撐板。

更進一步地，所述外筒體和催化反應段外部均包覆有保溫包層。

基于上述結構基礎，本發(fā)明還提供了一種用于使含氚水去氚化的裝置的實現(xiàn)方法，包括以下步驟：

（1）含氚水經由原料水儲水箱進入到蒸汽發(fā)生器中加熱，形成水蒸氣；

（2）水蒸氣進入到水蒸氣加熱裝置中，由水蒸氣加熱裝置維持其溫度，并使其擴散至催化反應段整個內部，同時從催化反應段下端通入純凈氫氣，氫氣流動方向與水蒸氣流動方向相反；

（3）氫氣與水蒸氣在催化反應段中由親水催化劑觸發(fā)催化反應，氚由含氚水蒸氣轉移到氫氣中并隨著氫氣一起進入到水蒸氣加熱裝置中，同時第二列管式冷凝器促使第二空腔中的水蒸氣液化，使得催化反應段與第二空腔之間產生水蒸氣濃度差，第二空腔內水蒸氣濃度低于催化反應段內水蒸氣濃度，催化反應段內水蒸氣向第二空腔內擴散并繼續(xù)由第二列管式冷凝器液化；

（4）含氚氫氣經催化反應段依次通過水蒸氣加熱裝置和第一空腔，并由第一列管式冷凝器將含氚氫氣夾帶的水蒸氣液化，與含氚氫氣分離；同時第二空腔中被液化的水蒸氣通過第二列管式冷凝器進入到產品水收集箱中收集。

進一步地，所述步驟（4）中，由第一列管式冷凝器凝結的液態(tài)水在外筒體中由加熱棒加熱汽化，使得第一空腔內水蒸氣和液態(tài)水形成動態(tài)平衡，并保持水蒸氣加熱裝置內水蒸氣比催化反應段內水蒸氣濃度高，濃度高的水蒸氣由于濃度差而進入催化反應段并繼續(xù)向第二空腔擴散，最后再由第二列管式冷凝器液化后收集到產品水收集箱中。