申请日2014.11.19
公开(公告)日2015.03.04
IPC分类号G21F9/06
摘要
本实用新型涉及一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统，由第一个闭路循环系统和第二个闭路循环系统组成;其中，第一个闭路循环系统由氦净化再生系统隔膜压缩机、氦净化再生系统电加热器、氦净化系统分子筛床、氦净化再生系统水/氦冷却器、氦净化再生系统气/水分离器、辅助分子筛床依次连接组成;第二个闭路循环系统由氦净化再生系统隔膜压缩机、氦净化再生系统电加热器、辅助分子筛床、氦净化再生系统水/氦冷却器、氦净化再生系统气/水分离器依次连接组成。采用本实用新型所述系统可实现对高温气冷堆含氚废水的有效收集，延长了整体高温气冷堆氦净化系统的运行时间，保持氦净化系统的高效运行，对高温气冷堆技术实现产业化具有重大意义。
权利要求书
1.一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统，其特征在于，由第 一个闭路循环系统和第二个闭路循环系统组成;其中，
第一个闭路循环系统由氦净化再生系统隔膜压缩机、氦净化再生 系统电加热器、氦净化系统分子筛床、氦净化再生系统水/氦冷却器、 氦净化再生系统气/水分离器、辅助分子筛床依次连接组成;
第二个闭路循环系统由氦净化再生系统隔膜压缩机、氦净化再生 系统电加热器、辅助分子筛床、氦净化再生系统水/氦冷却器、氦净 化再生系统气/水分离器依次连接组成。
2.根据权利要求1所述的高温气冷堆含氚废水优化收集系统，其 特征在于，所述氦净化系统分子筛床装填的分子筛同时对水、氚水和 二氧化碳具有吸附能力。
3.根据权利要求2所述的高温气冷堆含氚废水优化收集系统，其 特征在于，所述分子筛为5A或13X类型分子筛吸附剂。
4.根据权利要求1所述的高温气冷堆含氚废水优化收集系统，其 特征在于，所述辅助分子筛床装填的分子筛对水、氚水具有强吸附力。
5.根据权利要求4所述的高温气冷堆含氚废水优化收集系统，其 特征在于，所述辅助分子筛床装填的分子筛为3A、4A、5A、10X、 13X类型分子筛吸附剂。
说明书
一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统
技术领域
本实用新型涉及一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统，属于核 反应堆技术领域。
背景技术
高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦为冷却剂的高温反应堆。在 运行过程中会产生多种气态放射性杂质和化学杂质，如一氧化碳、 二氧化碳、氢气、水、氧气、氮气、甲烷、由燃料球裂变和堆内构 件发生热中子活化产生的气态氚及氪、氙等放射性杂质。为了控制 杂质水平，确保反应堆安全运行，防止放射性废物向环境的排放， 需对氦冷却剂进行净化，并对含氚废水进行收集并排放到废液贮存 系统。
气态氚经氦净化系统氧化铜床转化为氚水，与堆内其他来源水 混合形成含氚废水。含氚废水流经氦净化系统水/氦冷却器降温后， 冷凝的饱和含氚废水由氦净化系统的气/水分离器分离收集，其余含 氚废水则被氦净化系统分子筛床吸附。由于氦净化系统气/水分离器 入口处含氚废水浓度较低，在氦净化系统气/水分离器处无法收集到 含氚废水，而利用现有工艺无法对其后氦净化系统分子筛床中的含 氚废水进行收集。
实用新型内容
为了解决氦净化系统分子筛床中含氚废水无法收集的问题，本实 用新型提供一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统，通过在现有氦净 化再生系统中增设辅助分子筛床和增加阀门，改进收集工艺，实现对 高温气冷堆含氚废水有效收集。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统，由第一个闭路循环系统 和第二个闭路循环系统组成;其中，
第一个闭路循环系统由氦净化再生系统隔膜压缩机、氦净化再生 系统电加热器、氦净化系统分子筛床、氦净化再生系统水/氦冷却器、 氦净化再生系统气/水分离器、辅助分子筛床依次连接组成;
第二个闭路循环系统由氦净化再生系统隔膜压缩机、氦净化再生 系统电加热器、辅助分子筛床、氦净化再生系统水/氦冷却器、氦净 化再生系统气/水分离器依次连接组成。
本实用新型利用第一个闭路循环系统将氦净化系统分子筛床中 含氚废水转移到氦净化再生系统的气/水分离器和辅助分子筛床中， 再利用第二个闭路循环系统将辅助分子筛床中含氚废水转移到氦净 化再生系统的气/水分离器处，从而实现含氚废水的有效收集。
为了更好的收集含氚废水和保证氦净化系统长时间高效运行，所 述氦净化系统分子筛床装填的分子筛应同时对水、氚水和二氧化碳具 有吸附能力;所述分子筛优选为5A、13X等类型分子筛吸附剂。
所述辅助分子筛床装填的分子筛对水、氚水具有强吸附能力;所 述分子筛优选为3A、4A、5A、10X、13X等对水具有强吸附力的各类 型分子筛吸附剂。
本实用新型所述高温气冷堆含氚废水优化收集系统具体应用方 法如下：
1)利用第一个闭路循环系统将氦净化系统分子筛床中的含氚废 水转移到氦净化再生系统气/水分离器和辅助分子筛床处;
2)利用第二个闭路循环系统再将辅助分子筛床中的含氚废水转 移到氦净化再生系统气/水分离器处进行收集。
上述步骤1)包括如下步骤：
向第一个闭路循环系统内充氦至低压，启动氦净化再生系统隔膜 压缩机，氦气经氦净化再生系统隔膜压缩机进入氦净化再生系统电加 热器加热后进入氦净化系统分子筛床，使其在高温下加热再生;从氦 净化系统分子筛床出来的热氦气经氦净化再生系统水/氦冷却器降温 后进入氦净化再生系统气/水分离器，其中饱和含氚废水冷凝后分离 收集，而不饱和含氚废水进入辅助分子筛床被吸附。
上述步骤2)包括如下步骤：
向第二个闭路循环系统内充氦至低压，启动氦净化再生系统隔膜 压缩机，氦气经氦净化再生系统隔膜压缩机进入氦净化再生系统电加 热器加热后进入辅助分子筛床，使其在高温下加热再生;从辅助分子 筛床出来的热氦气经氦净化再生系统水/氦冷却器降温后进入氦净化 再生系统气/水分离器，其中饱和含氚废水冷凝后被分离收集。辅助 分子筛床加热再生后，不需要对辅助分子筛床进行抽真空操作，以避 免抽走部分含氚废水，造成含氚废水向环境的排放。
作为优选的实施方式，所述低压条件为0.5-0.75MPa。适合的压 力条件能够促使氦净化系统分子筛床中含氚废水转移至辅助分子筛 床及辅助分子筛床本身的加热再生。系统压力过大会使脱附推动力 减小，不利于氦净化系统分子筛床再生和氦净化再生系统辅助分子 筛床再生。系统压力过小会导致闭路循环流量减小，从而导致氦净 化再生系统电加热器表面温度过高而使加热元件寿命减小。
在所述的优化收集工艺中，利用氦净化再生系统电加热器使氦 净化系统分子筛床和氦净化再生系统辅助分子筛床分别加热再生， 优选再生温度在200℃-350℃之间。温度过高使分子筛寿命减小;温 度过低脱附推动力减小，分子筛床和辅助分子筛床工作效率变差， 含氚废水收集效率变低。
在所述的优化收集工艺中，所述氦净化再生系统水/氦冷却器将 氦气降温至10℃-25℃，优选工作温度10℃。此较低温度下工作使 在第一个闭路循环系统运行时，辅助分子筛效率提高;在第二个闭 路循环系统运行时，辅助分子筛床转移含氚废水至氦净化再生系统 气/水分离器的效率提高。
采用本实用新型所述的含氚废水优化收集系统及其工艺可实现 10MW高温气冷实验堆、高温气冷堆示范工程和商业堆含氚废水有 效收集;延长了整体高温气冷堆氦净化系统的运行时间，保持氦净 化系统的高效运行，对高温气冷堆技术实现产业化具有重大意义。