[實用新型]基于精餾的核電站含氚重水除氚設備

有效

• 申請號: 202022008315.4
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN214693382U
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 鄒正宇;熊小紅;姚照紅;吳明亮;侍今奇;潘強;石磊;孫雷;鄭懂明;鄭奕;牛鵬;武雷;江沈偉;黃永波;李世生
• 申請（專利權）人: 中核核電運行管理有限公司;秦山第三核電有限公司
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C01B5/02
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 王潔

本發明涉及一種基于精餾的核電站含氚重水除氚設備，所述設備為重水升級塔。本發明的除氚設備用于除氚工藝，安全性高、自動化程度高、能耗低，能夠有效降低核電站含氚重水的氚比活度，降低機組高氚運行風險，為壓力管更換創造便利條件，從而減少人員內照射劑量，降低環境排放，保護公眾和環境；并且將不能被機組使用的高比活度重水轉化為低比活度重水，為核電站產生可觀的經濟效益；此外，還可以進一步向其它需要降低核電站氚比活度的領域延伸，例如超半重水和輕水的分離等，應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于核電站氚排放控制技術領域，具體涉及一種基于精餾的核電站含氚重水除氚設備。

背景技術

重水堆核電站以天然鈾為核燃料，以重水作為慢化劑。作為慢化劑的重水在中子照射下，按核反應：²H+n→³H+γ，不斷生成氚。重水堆核電站每年會產生大量的氚。氚是一種低毒性核素，它發射最大能量為18keV的β粒子，半衰期為12.3年。這種輻射的射程很短，因此氚對人體的外照射危害很小。由于單體形態的氚分子如HT、DT、T₂被肺臟組織吸收的量低于千分之一，而且通過皮膚的量也很少，因此對人體危害甚微。但氚的氧化物，如HTO、DTO、T₂O等較同等數量的單體形態氚分子有更大的危害。含氚水蒸氣幾乎百分之百地被肺臟組織及皮膚所吸收，并分布于全身而造成內照射。氚在體內的有效半衰期為12天。重水堆核電站排出的氚通過呼吸、皮膚滲透以及食用蔬菜、肉類和動物制品、海產品進入體內，對人體構成內照射產生全身均勻性影響。因而減少氚的排放量顯得十分重要，而減少氚的排放，根本性的措施就是降低作為慢化劑的重水的氚比活度。

降低重水堆核電站中作為慢化劑的重水的氚比活度，是重水堆核電站安全穩定運行的的需要。重水堆機組隨著運行堆年的增加，作為慢化劑的重水的氚比活度逐年增加，工作人員的內照射劑量也逐漸增加。在重水堆核電站高氚運行的情況下，即使發生微小的重水泄漏，也會造成核島廠房內氚水平的顯著上升，同時對環境氚排放劑量會顯著增加，因此即使在泄漏不對重水堆機組運行造成直接影響的情況下，通常也要考慮停堆檢修。在重水堆核電站高氚運行期間，如果發生作為慢化劑的重水的泄漏事件，將有可能突破電站全年運行指標，甚至超出國家規定的排放限值，對周邊環境的影響和社會的負面影響會很大。

降低重水堆電站中作為慢化劑的重水的氚比活度，也是重水堆機組壓力管更換工作的的需要。重水堆機組需要定期更換壓力管，如不進行除氚，則壓力管更換期間慢化劑系統沖洗工作將導致液態氚排放大幅超出國家排放限值。

目前含氚重水處理的關鍵設備一直以來被加拿大和韓國等少數國家所壟斷。

精餾技術是一種成熟的分離技術，主要是利用被分離組分間的沸點差實現分離，具備工藝成熟、系統相對簡單、設備成熟、運行維護檢修工作易實施等特點。一般利用常規精餾技術進行分離的組分，其沸點差通常在2℃以上。對于含氚重水而言，D₂O在常壓下沸點為101.43℃，DTO在常壓下沸點為101.48℃，DTO和D₂O的沸點差極小，分離難度較大。目前國內外尚無采用精餾技術對DTO和D₂O進行分離的設備。

發明內容

基于此，本發明提供一種基于精餾的核電站含氚重水除氚設備，所述設備為重水升級塔。

優選地，所述重水升級塔包括進料回路、精餾回路、底部產物回路、頂部產物回路和真空回路，所述進料回路包括進料箱、進料控制閥和進料蒸發器，所述精餾回路包括精餾塔和循環泵，所述精餾塔包括精餾塔和循環泵，所述進料箱底部依次與進料流量控制閥、進料蒸發器以及精餾塔連接，所述精餾塔內部均裝有氧化銅CY-700型規整填料和分布器，所述精餾塔頂部裝有頂部冷凝器和頂部冷捕集器，所述頂部冷捕集器分別與真空回路和頂部產物回路連接，所述精餾塔塔釜裝有再熱器，所述精餾塔底部與循環泵連接，所述循環泵分別與再熱器和底部產物回路連接。