[實用新型]重水同時升級和除氚裝置

有效

• 申請號: 201520284784.5
• 申請日: 2015-05-06
• 公開（公告）號: CN204661319U
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 夏修龍;熊亮萍;侯京偉;彭述明;劉俊;劉云怒;陳曉軍;肖成建;龔宇;陳平;張勤英
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院核物理與化學研究所
• 主分類號: C01B5/02
• 分類號: C01B5/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 孫杰;曾曉波

技術領域

本實用新型涉及一種重水處理裝置，特別是一種重水同時升級和除氚裝置，屬于重水升級和除氚技術領域。

背景技術

重水通常用作反應堆的中子慢化劑和冷卻劑，重水品質的好壞與反應堆安全直接相關，其處理工藝歷來備受重視。在反應堆運行過程中，重水會通過換料或微漏與環境中的天然水（汽）發生交換，使重水中引入氕(通常以HDO形式存在)，此過程稱為重水降級；同時，重水中的氘會俘獲中子產生氚（通常以DTO形式存在），氚總量可達到10¹⁶-10¹⁷Bq量級，放射性可占到整個重水堆的30%，不但給堆的運行維護帶來麻煩，還會給周邊環境帶來潛在放射性泄漏巨大壓力。我國2011年頒布的《核動力廠環境輻射防護規定》明確規定了重水堆氚每年排放不超過3.5×10¹⁴Bq，因此重水必須通過定期升級和除氚，控制氕和氚的濃度達到反應堆運行要求。

目前，國外反應堆重水的除氕和除氚都是采用兩套獨立裝置的工藝，采用水精餾工藝除氕，采用低溫精餾工藝除氚。水精餾工藝受分離因子限制，設備龐大，除氕效果差，且為高能耗工藝，存在氚水放射性泄漏威脅。

發明內容

本實用新型的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種重水同時升級和除氚裝置，以避免傳統重水除氕和除氚采用兩套獨立裝置工藝的缺點，實現同時除氕和除氚的目的，降低生產成本和處理過程中的風險。

本實用新型采用的技術方案如下：

一種重水同時升級和除氚裝置，包括催化交換反應裝置、氣體除雜裝置和多級精餾裝置，所述催化交換反應裝置的氣相出口與氣體除雜裝置連通，所述氣體除雜裝置的出口與多級精餾裝置的進料口連通。

進一步的，所述催化交換反應裝置內裝填Pt/C/PTFE或Pt-SDB催化劑。

進一步的，所述催化交換反應裝置內催化劑層和填料層相間裝填。

本實用新型的重水同時升級和除氚裝置，所述催化交換反應裝置的液相進口設置于頂部，液相出口設置于底部，氣相進口設置于底部，氣相出口設置于頂部。

本實用新型的重水同時升級和除氚裝置，所述氣體除雜裝置包括相連接的干燥裝置和吸附裝置。

進一步的，所述干燥裝置為5A分子篩。

進一步的，所述吸附裝置為活性炭。

本實用新型的重水同時升級和除氚裝置，所述多級精餾裝置包括一級精餾單元和二級精餾單元，所述一級精餾單元的進口與氣體除雜裝置的出口連通，一級精餾單元的塔頂采出管道與二級精餾單元的進口連通，二級精餾單元的塔釜采出管道與催化交換反應裝置連通。

進一步的，所述多級精餾裝置還包括三級精餾單元，所述一級精餾單元的塔釜采出管道與三級精餾單元的進口連通，三級精餾單元的塔頂采出管道與一級精餾單元連通。

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是：本實用新型的重水同時升級和除氚裝置，是基于催化交換和低溫精餾級聯的重水同時升級和除氚工藝，在疏水催化劑作用下純D₂與HDO和DTO發生同位素交換，得到D₂/HD/DT混合氣體，混合氣體通過氣體除雜裝置的純化后進入多級精餾裝置，多級精餾裝置是多柱級聯的低溫精餾系統，其目的是在18-25K深冷溫度下分離除掉HD和DT，并將獲得的D₂返回催化交換反應裝置循環使用，本實用新型的重水同時升級和除氚裝置，避免了傳統重水除氕和除氚采用兩套獨立裝置工藝的缺點，實現了同時除氕和除氚的目的，有效的降低生產成本和處理過程中的風險。

附圖說明

圖1是本實用新型的重水同時升級和除氚裝置結構示意圖，

圖2是本實用新型圖1催化交換反應裝置內催化劑層和填料層裝填結構示意圖。

圖中標記：1-催化交換反應裝置、11-催化劑層、12-填料層、2-氣體除雜裝置、21-干燥裝置、22-吸附裝置、3-多級精餾裝置、31-一級精餾單元、32-二級精餾單元、33-三級精餾單元。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

實施例