[發明專利]一種惰性氣氛手套箱氫同位素氣體去除系統

在審

• 申請號: 202010703940.2
• 申請日: 2020-07-21
• 公開（公告）號: CN111939717A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 鄧立;黃志勇;張志;石巖;姜飛;胡俊;喻彬;李佩龍;陳閩
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: B01D53/04
• 分類號: B01D53/04
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

本發明公開了一種惰性氣氛手套箱氫同位素氣體去除系統，包括真空泵、手套箱、循環泵、緩沖罐、檢測裝置、除雜床、吸氣柱；手套箱內為惰性氣氛，其與真空泵連接；循環泵進口與手套箱出口連通，用于強制手套箱內的惰性氣體在系統內進行循環；緩沖罐進口與循環泵出口連通，用于緩沖循環泵出口氣體壓力，減少系統內壓力波動；檢測裝置與緩沖罐出口連通，用于監測系統內的真空度以及氣體的水、氧含量；除雜床用于將檢測水、氧含量后的惰性氣體中的氧氣和水去除；吸氣柱用于將去除氧氣和水后的惰性氣體中的氫同位素吸附。本發明可以在惰性氣氛下高效工作，并以氣態的形式回收氫同位素，不僅提高了氫同位素的回收效率和回收效果，而且減少了處理流程。

技術領域

本發明涉及熱核聚變領域，具體涉及的是一種惰性氣氛手套箱氫同位素氣體去除系統。

背景技術

目前，聚變堆主要包含托卡馬克綜合大廳(Tokamak Complex，TC，包括托卡馬克裝置及所在建筑，氚工廠及所在建筑)和熱室大廳(HOT CELL，HC)兩部分。其中氚工廠包括真空室廢氣處理系統、氫同位素分離系統、氫同位素存儲和輸運系統、水去氚化系統等，用于提取并處理內循環系統及外循環系統中的氚。氚安全包容系統的主要功能是為氚處理設施及其所在房間提供除氚功能，采用有效手段進行氚回收，并減小正常運行及事故狀態下氚的環境排放量，確保公眾安全。

按ICRP的一般要求和分類標準，氚設施應該配備三重包容措施，其中：工藝管道和容器構成自然的初級包容；密封的手套箱或雙包套夾層構成二級包容，其內部充注惰性保護氣氛或真空以回收從初級包容泄漏出的氚。

在氚工廠中，手套箱氣氛均為惰性氣氛，為了保證手套箱內氚濃度始終控制在合適的范圍，發展適合惰性氣氛且便于回收氫同位素的回收系統尤為重要。

發明內容

本發明旨在提供一種惰性氣氛手套箱氫同位素氣體去除系統，可以有效去除手套箱惰性氣氛中的氫同位素氣體，實現對惰性氣氛中氫同位素氣體的高效吸收，減少氣態中氫同位素的總量，最終達到手套箱內氫同位素濃度始終控制在合適范圍的目的。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種惰性氣氛手套箱氫同位素氣體去除系統，包括真空泵、手套箱、循環泵、緩沖罐、檢測裝置、除雜床、吸氣柱；

所述手套箱內的氣氛為惰性氣氛，其進口與真空泵連接；

所述循環泵進口與手套箱出口連通，用于強制手套箱內的惰性氣體在系統內進行循環；

所述換成罐進口與循環泵出口連通，用于緩沖循環泵出口氣體壓力，減少系統內壓力波動；

所述檢測裝置與換成罐出口連通，用于監測系統內的真空度以及氣體的水、氧含量；

所述除雜床用于將檢測水、氧含量后的惰性氣體中的樣氣和水去除；

所述吸氣柱用于將去除氧氣和水后的惰性氣體中的氫同位素吸附。

具體地，所述除雜床內填充有顆粒狀的ZrMnFe或者Zr₂Fe，粒度為50～150目。

具體地，所述吸氣柱內填充有顆粒狀的Zr₂Fe，粒度為50～150目。

進一步地，所述除雜床和吸氣柱內的填料均采用層狀填充的方式填充。

再進一步地，所述除雜床和吸氣柱各自的進出口均安裝有過濾板，并且吸氣柱的進出口還安裝有翅片。

具體地，所述檢測裝置包括用于檢測系統內真空度的真空規，用于檢測氣體中的水含量的露點儀，以及用于檢測氣體中的氧氣含量的氧傳感器。

進一步地，所述檢測裝置還包括用于檢測系統內壓力情況的壓力傳感器和用于測量氣體電離輻射的電離室。