申请日2014.11.19
公开(公告)日2015.01.28
IPC分类号G21F9/06
摘要
本发明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。采用本发明所述系统及工艺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。
6.一种利用权利要求1-5任一所述系统的高温气冷堆含氚废水优 化收集工艺，其特征在于，包括如下步骤：
1)通过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)通过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，其中饱和含氚废水冷凝后被 分离收集。
7.根据权利要求6所述的高温气冷堆含氚废水优化收集工艺，其 特征在于，所述步骤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。
8.根据权利要求6所述的高温气冷堆含氚废水优化收集工艺，其 特征在于，所述步骤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。
9.根据权利要求7或8所述的高温气冷堆含氚废水优化收集工 艺，其特征在于，所述低压条件为0.5-0.75MPa。
10.根据权利要求7或8所述的高温气冷堆含氚废水优化收集 工艺，其特征在于，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至200℃-350℃;所 述氦净化再生系统水/氦冷却器将氦气降温至10℃-25℃。
说明书
一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统及收集工艺
技术领域
本发明涉及一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统及收集工艺， 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。
发明内容
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，本发 明提供一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统及收集工艺，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，本发明采用如下技术方案：
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。
本发明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。
本发明还提供一种高温气冷堆含氚废水优化收集工艺，包括如下 步骤：
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。
作为本发明优选的实施方式，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。
在本发明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。
在本发明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。
采用本发明所述的含氚废水优化收集工艺可实现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
