[發明專利]一種高效型除氚凈化裝置及其除氚方法

在審

• 申請號: 201410759805.4
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN104485146A
• 公開（公告）日: 2015-04-01
• 發明（設計）人: 鄭振華;高博;黃志勇;巫泉文;薛炎;劉衛東;武志剛;李嶸;邵正鋒;羅文華;蒙大橋;唐濤;石巖
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: G21F9/02
• 分類號: G21F9/02
• 代理公司: 成都君合集專利代理事務所(普通合伙) 51228
• 代理人: 廖曾

技術領域

????本發明涉及一種放射性廢物回收凈化裝置，屬于氚化學與氚工藝中的安全防護領域，具體涉及的是一種高效型除氚凈化裝置及其除氚方法。

背景技術

氚是一種戰略物質，不僅價格昂貴，而且不容易獲得；同時，氚是一種遷移性很強的放射性核素，它的泄漏會對環境造成污染，給人體帶來很大的危害。所以，但凡是涉氚的操作，均必須執行嚴格的輻射防護和環境排放要求。按照目前的安全理念，氚設施應當建立三重包容系統，同時采用物理屏蔽和除氚凈化相結合的方式解決氚包容有效性的問題。不論是次級包容系統（如手套箱），還是第三級包容系統都會由于氚的滲透而含氚。對含氚氣氛進行凈化，是建立安全生產的必要手段，同時，回收其中的氚也可以提高氚的利用效率。

然而，由于氚系統特定的用途和保密需要，氚凈化系統見諸報道的文獻并不多，而且也都是針對某個特定氚系統。另外，目前的除氚工藝，大多是利用活潑金屬吸氣劑來對氚進行回收處理，其一般只能用在惰性氣體保護氣氛下的除氚場合，因為在空氣環境中或有其它活潑的化學元素（如氧氣）存在時，金屬吸氣劑容易被毒化，所以金屬吸氣劑氚捕集工藝不能應用于含氧氣氛下的除氚場合。

而隨著氚實驗室對氚系統安全防護的日益重視，氚凈化系統的需求也不斷加大，特別是當氚系統中發生氚濃度超標、甚至是氚泄漏事故狀況下時，更加需要除氚凈化系統快速轉移和處理高濃度氚。因此，需要提供一種既能應用于多種場合下的除氚凈化、又能快速處理氚系統中氚濃度超標和氚泄漏的除氚裝置，但目前國內外還沒有這方面的除氚凈化裝置。

發明內容

針對上述技術不足，本發明提供了一種高效型除氚凈化裝置及其除氚方法，不僅能夠快速處理氚包容系統氣氛中超標以及氚泄漏事故狀況下的高濃氚，而且可以在惰性氣體保護氣氛或者含氧氣氛中實現除氚凈化，從而適應不同的除氚場合，提高氚的回收率，降低氚向外界的釋放量，并確保環境和操作人員的安全。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種高效型除氚凈化裝置，包括柜體、氣體循環泵和儲氣罐，以及均設置在該柜體內的真空泵、流量控制器、催化吸氣裝置和內部填裝有5A分子篩的吸附床；所述氣體循環泵、流量控制器、催化吸氣裝置和吸附床通過管道依次連接并構成循環回路，所述真空泵通過第一單向閥接入到該循環回路中；所述氣體循環泵通過第二單向閥與氚系統連接，所述儲氣罐與循環回路連接并位于氣體循環泵與氚系統之間；所述催化吸氣裝置包括并聯的催化氧化裝置和合金吸附裝置，其中，催化氧化裝置包括依次連接的第一電磁閥、內部填裝有貴金屬Pt催化劑的催化床、第二電磁閥，所述合金吸附裝置包括依次連接的第三電磁閥、內部填裝有Zr₂Fe合金顆粒的吸氣劑床、第四電磁閥；所述流量控制器同時與第一電磁閥和第三電磁閥連接，而所述吸附床則同時與第二電磁閥和第四電磁閥連接；所述催化床內部還設有襯墊，該襯墊纏繞貴金屬Pt催化劑外壁一周并用于固定和防止催化劑振動；所述氣體循環泵與流量控制器之間的管道上還設有補氣閥門。

進一步地，所述柜體、氣體循環泵和儲氣罐各自的底部均設有活動輪。

再進一步地，本發明還包括分別設置在所述循環回路中的原氣取樣閥和尾氣取樣閥。

再進一步地，所述催化床、吸氣劑床和吸附床各自的進、出口端均設有波紋管截止閥。

更進一步地，所述真空泵、原氣取樣閥、尾氣取樣閥和儲氣罐上均設有壓力真空規。

為防止吸附床能效較低或失效，所述吸附床為兩個，并且兩個吸附床通過切換閥并聯連接。

作為優選，所述氣體循環泵為隔膜壓縮機。

基于上述結構基礎，本發明還提供了該除氚凈化裝置的除氚方法，包括以下步驟：

惰性氣體保護氣氛中的除氚模式

（1）開啟真空泵，對整個裝置進行抽真空處理，直至裝置內的真空度小于10Pa時關閉真空泵；

（2）將氣體循環泵與氚系統連接；

（3）開啟氣體循環泵，將氚系統中的含氚氣體泵入，并開啟補氣閥門，充入惰性氣體與含氚氣體混合，然后利用流量控制器調節氣體的流量；

（4）同時開啟第三電磁閥和吸氣劑床，使在惰性氣體保護氣氛中的含氚氣體進入到吸氣劑床中，由吸氣劑床對含氚氣體中的氚及其氫同位素進行吸附凈化；

（5）吸附完成后，開啟第四電磁閥和切換閥，使氣體進入到吸附床中進行脫水干燥，并排出；

（6）重復步驟（2）～（5），直至含氚氣體被完全凈化；

含氧氣氛中的除氚模式