[發明專利]一種高溫氣冷堆含氚廢水優化收集系統及收集工藝

有效

• 申請號: 201410663016.0
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104318969A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 常華;吳宗鑫;姚梅生;陳曉明;李富;蘇慶善;何學東;銀華強;董玉杰;張作義
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G21F9/06
• 分類號: G21F9/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

技術領域

本發明涉及一種高溫氣冷堆含氚廢水優化收集系統及收集工藝，屬于核反應堆技術領域。

背景技術

高溫氣冷堆是以石墨為慢化劑、氦為冷卻劑的高溫反應堆。在運行過程中會產生多種氣態放射性雜質和化學雜質，如一氧化碳、二氧化碳、氫氣、水、氧氣、氮氣、甲烷、由燃料球裂變和堆內構件發生熱中子活化產生的氣態氚及氪、氙等放射性雜質。為了控制雜質水平，確保反應堆安全運行，防止放射性廢物向環境的排放，需對氦冷卻劑進行凈化，并對含氚廢水進行收集并排放到廢液貯存系統。

氣態氚經氦凈化系統氧化銅床轉化為氚水，與堆內其他來源水混合形成含氚廢水。含氚廢水流經氦凈化系統水/氦冷卻器降溫后，冷凝的飽和含氚廢水由氦凈化系統的氣/水分離器分離收集，其余含氚廢水則被氦凈化系統分子篩床吸附。由于氦凈化系統氣/水分離器入口處含氚廢水濃度較低，在氦凈化系統氣/水分離器處無法收集到含氚廢水，而利用現有工藝無法對其后氦凈化系統分子篩床中的含氚廢水進行收集。

發明內容

為了解決氦凈化系統分子篩床中含氚廢水無法收集的問題，本發明提供一種高溫氣冷堆含氚廢水優化收集系統及收集工藝，通過在現有氦凈化再生系統中增設輔助分子篩床和增加閥門，改進收集工藝，實現對高溫氣冷堆含氚廢水有效收集。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種高溫氣冷堆含氚廢水優化收集系統，由第一個閉路循環系統和第二個閉路循環系統組成；其中，

第一個閉路循環系統由氦凈化再生系統隔膜壓縮機、氦凈化再生系統電加熱器、氦凈化系統分子篩床、氦凈化再生系統水/氦冷卻器、氦凈化再生系統氣/水分離器、輔助分子篩床依次連接組成；

第二個閉路循環系統由氦凈化再生系統隔膜壓縮機、氦凈化再生系統電加熱器、輔助分子篩床、氦凈化再生系統水/氦冷卻器、氦凈化再生系統氣/水分離器依次連接組成。

本發明利用第一個閉路循環系統將氦凈化系統分子篩床中含氚廢水轉移到氦凈化再生系統的氣/水分離器和輔助分子篩床中，再利用第二個閉路循環系統將輔助分子篩床中含氚廢水轉移到氦凈化再生系統的氣/水分離器處，從而實現含氚廢水的有效收集。

為了更好的收集含氚廢水和保證氦凈化系統長時間高效運行，所述氦凈化系統分子篩床裝填的分子篩應同時對水、氚水和二氧化碳具有吸附能力；所述分子篩優選為5A、13X等類型分子篩吸附劑。

所述輔助分子篩床裝填的分子篩對水、氚水具有強吸附能力；所述分子篩優選為3A、4A、5A、10X、13X等對水具有強吸附力的各類型分子篩吸附劑。

本發明還提供一種高溫氣冷堆含氚廢水優化收集工藝，包括如下步驟：

1)利用第一個閉路循環系統將氦凈化系統分子篩床中的含氚廢水轉移到氦凈化再生系統氣/水分離器和輔助分子篩床處；

2)利用第二個閉路循環系統再將輔助分子篩床中的含氚廢水轉移到氦凈化再生系統氣/水分離器處進行收集。

上述步驟1)包括如下步驟：

向第一個閉路循環系統內充氦至低壓，啟動氦凈化再生系統隔膜壓縮機，氦氣經氦凈化再生系統隔膜壓縮機進入氦凈化再生系統電加熱器加熱后進入氦凈化系統分子篩床，使其在高溫下加熱再生；從氦凈化系統分子篩床出來的熱氦氣經氦凈化再生系統水/氦冷卻器降溫后進入氦凈化再生系統氣/水分離器，其中飽和含氚廢水冷凝后分離收集，而不飽和含氚廢水進入輔助分子篩床被吸附。

上述步驟2)包括如下步驟：

向第二個閉路循環系統內充氦至低壓，啟動氦凈化再生系統隔膜壓縮機，氦氣經氦凈化再生系統隔膜壓縮機進入氦凈化再生系統電加熱器加熱后進入輔助分子篩床，使其在高溫下加熱再生；從輔助分子篩床出來的熱氦氣經氦凈化再生系統水/氦冷卻器降溫后進入氦凈化再生系統氣/水分離器，其中飽和含氚廢水冷凝后被分離收集。輔助分子篩床加熱再生后，不需要對輔助分子篩床進行抽真空操作，以避免抽走部分含氚廢水，造成含氚廢水向環境的排放。

作為本發明優選的實施方式，所述低壓條件為0.5-0.75MPa。適合的壓力條件能夠促使氦凈化系統分子篩床中含氚廢水轉移至輔助分子篩床及輔助分子篩床本身的加熱再生。系統壓力過大會使脫附推動力減小，不利于氦凈化系統分子篩床再生和氦凈化再生系統輔助分子篩床再生。系統壓力過小會導致閉路循環流量減小，從而導致氦凈化再生系統電加熱器表面溫度過高而使加熱元件壽命減小。