[實用新型]一種高溫氣冷堆優化氦凈化再生系統

有效

• 申請號: 201520643206.6
• 申請日: 2015-08-24
• 公開（公告）號: CN205122213U
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 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: G21F9/02
• 分類號: G21F9/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王朋飛

技術領域

本實用新型涉及一種高溫氣冷堆優化氦凈化再生系統，屬于核反應堆技術領域。

背景技術

高溫氣冷堆是以氦為冷卻劑，具有第四代核能系統主要特征的新型核反應堆。在運行過程中會有多種化學雜質和放射性雜質進入一回路氦冷卻劑中，通常設置氦凈化系統用于控制氦冷卻劑中的化學和放射性雜質濃度。

目前，氦凈化系統通常依次設置氧化銅床、分子篩床和低溫活性炭床對氦中氣體雜質進行凈化。其中，氧化銅床主要將氫氣、氚和一氧化碳分別氧化為水、氚水和二氧化碳，并脫除微量氧氣；分子篩床主要吸附水、氚水和二氧化碳；低溫活性炭床用于吸附氮氣、甲烷及氪、氙等放射性核素和剩余雜質氣體。氧化銅床、分子篩床和低溫活性炭床通常為間歇操作，通過設置的氦凈化再生系統為氧化銅床、分子篩床和低溫吸附床提供再生，在對分子篩床再生時收集含氚廢水并排至放射性廢液系統。

然而，由于氦凈化系統分子篩床用于同時對含氚廢水和二氧化碳吸附脫除，在分子篩床再生時含氚廢水容易在分子篩床內滯留，從而引起分子篩對二氧化碳吸附容量的急劇下降，因此已有研究對氦凈化系統做出調整，通過設置水吸附床和二氧化碳吸附床取代原有的分子篩床，消除了含氚廢水對二氧化碳在分子篩上吸附性能的影響。但其再生系統結構仍然較為復雜，一定程度上影響了再生效率。

實用新型內容

本實用新型的目的是提出一種高溫氣冷堆優化氦凈化再生系統，簡化了原有氦凈化再生系統結構，使高溫氣冷堆氦凈化系統和氦凈化再生系統設計更加合理和操作更加高效，并能保證高溫氣冷堆氦凈化系統高效運行，對高溫氣冷堆技術實現產業化具有重要意義。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種高溫氣冷堆優化氦凈化再生系統，其為包括水吸附床、二氧化碳吸附床的所述氦凈化系統提供再生；所述氦凈化再生系統包括隔膜壓縮機、電加熱器、水/氦冷卻器1、氣/水分離器、內設卸放管路的抽真空裝置，及與氦凈化系統水吸附床相連接的旁路；由此形成水吸附床再生回路、二氧化碳吸附床再生回路；且各再生回路上均設有抽真空裝置。

優選地，所述抽真空裝置設在氦凈化系統水吸附床旁路出口處。抽真空裝置優選設在氦凈化系統水吸附床旁路出口處，以便于收集含氚廢水和避免高劑量含氚廢水向環境的排放。

本實用新型所述的氦凈化再生系統中，所述水吸附床再生回路由隔膜壓縮機、電加熱器、氦凈化系統水吸附床、水/氦冷卻器1、氣/水分離器依次連接組成；

本實用新型所述的氦凈化再生系統中，所述二氧化碳吸附床再生回路由隔膜壓縮機、電加熱器、氦凈化系統二氧化碳吸附床、水/氦冷卻器1、氣/水分離器、氦凈化系統水吸附床依次連接組成。

其中，水吸附床的再生流向優選與正常凈化運行流向相反，用于提高氦凈化系統水吸附床再生運行效率，避免水吸附床中的吸附水由高濃度區向低濃度區轉移。

其中，二氧化碳吸附床的再生流向優選與正常凈化運行流向相反，用于提高氦凈化系統二氧化碳吸附床再生運行效率。其中，氦凈化系統水吸附床用于吸附二氧化碳吸附床再生回路中的微量水。

其中，氦凈化再生系統中與氦凈化系統水吸附床相連接的旁路，優選地，氦凈化系統水吸附床旁路進口為氦凈化系統水吸附床正常凈化運行時水吸附床進口。即氦凈化再生系統水吸附床旁路運行方向與氦凈化系統水吸附床正常凈化運行方向相同。

本實用新型所述的氦凈化系統中，所述水吸附床內裝填對水、氚水有強吸附作用的吸附劑，優選對水、氚水有強吸附作用的各類沸石分子篩，進一步優選3A、4A、5A、10X、13X等類型沸石分子篩。

本實用新型所述的氦凈化系統中，所述二氧化碳吸附床內裝填對二氧化碳有強吸附作用的吸附劑，優選對水、氚水和二氧化碳同時有強吸附作用的各類沸石分子篩，進一步優選4A、5A、10X、13X等類型沸石分子篩。

本實用新型所述的氦凈化再生系統中，在水/氦冷卻器1和氣/水分離器處還可設一帶有水/氦冷卻器2的旁路；通過隔膜壓縮機、電加熱器、氦凈化系統二氧化碳吸附床、水/氦冷卻器2、氦凈化系統水吸附床依次連接組成的二氧化碳吸附床再生回路。當二氧化碳吸附床再生時，優選利用含有水/氦冷卻器2的再生回路，可避免水/氦冷卻器1和氣/水分離器內的含氚廢水向二氧化碳吸附床再生回路擴散。

本實用新型所述的氦凈化再生系統中，所述氦凈化系統還可包括氧化銅床、低溫活性炭床，相應的所述氦凈化再生系統還形成氦凈化系統氧化銅床再生回路、氦凈化系統低溫活性炭床再生回路；