CN102226949B - 一种提高放射性气体吸附量和除氢的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
一种提高氡等放射性气体吸附量的方法，两级以上（含两级）吸附装置组成串联的回路，当回路中前一级吸附装置吸附的放射性气体向后一级吸附装置转移时，在泵和节流阀的作用下使得前一级吸附装置低于一个大气压，后一级吸附装置高于一个大气压，后一级吸附装置与前一级吸附装置压力之比为n，吸附系数与压力成正比，这样后一级吸附装置能吸附大于n倍前一级吸附装置吸附的放射性气体量。从而，就可以过滤空气中的气溶胶，吸附空气中的放射性气体。由于常温下氢气难以被吸附材料吸附，来自核电站的较高浓度的氢气将随达标后的空气快速排除。
Description
技术领域
本发明涉及放射性气体处理技术领域，特别是一种对地下空间的氡及核电站的较高浓度放射性气体吸附后衰变使其放射性降低到安全水平排放和核电站除氢的方法及装置。
背景技术
空气环境中氡（半衰期3.8天）主要来自于土壤及建材表面的析出，在地下空间由于氡难于排除，使得氡浓度较高，被人吸入后易导致肺癌。地下空间的较高浓度的氡可以用活性炭吸附降低氡浓度。反应堆运行过程中从堆芯释放的放射气体（半衰期较长的有85Kr半衰期为10.77年，133Xe半衰期为5.2天，）在早期多采用压缩罐贮存衰变法使其放射性降到可排放水平。近年来，该方法逐渐被更加安全、经济、可行的活性炭吸附衰变法所取代。国内外的核电站已使用了滞留床技术。目前，核电站内一般都设置有氢气减缓装置来抑制氢气在核电站内的集聚，在发生核事故时，核电站可能产生大量的氢气和放射性气体及放射性气溶胶，现有的氢气减缓装置在氢气大量快速产生时作用有限，因此核电站可能产生氢爆，导致严重的后果。另外，大量放射性气体及放射性气溶胶使得救援人员和设备难以进入核电站进行事故处理和救援。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种提高氡等放射性气体吸附量和除氢的方法及装置。
本发明的技术方案是：一种提高氡等放射性气体吸附量的方法，两级以上（含两级）吸附装置组成串联的回路，当回路中前一级吸附装置吸附的放射性气体向后一级吸附装置转移时，在泵和节流阀的作用下使得前一级吸附装置低于一个大气压，后一级吸附装置高于一个大气压，后一级吸附装置与前一级吸附装置压力之比为n，吸附系数与压力成正比，这样后一级吸附装置能吸附大于n倍前一级吸附装置吸附的放射性气体量。从而，就可以过滤空气中的气溶胶，吸附空气中的放射性气体。
本发明的进一步技术方案是通过两个以上（含两个）的串联回路并联来吸附放射性气体。
本发明还提供了一种吸附放射性气体除氢的方法，来自核电站的较高浓度的氢气及放射性气体，放射性气体被吸附装置吸附后达标排放，由于常温下氢气难以被吸附材料吸附，来自核电站的较高浓度的氢气将随达标后的空气快速排除。
本发明的原理是：吸附材料对氡等放射性气体吸附能力可用动态吸附系数（不同放射性气体动态吸附系数不同）来表示，不同穿透率下动态吸附系数表示为：
式中， X%为穿透率（吸附装置出口处放射性气体浓度相对于入口处放射性气体浓度比值），
为X%穿透率时吸附材料对氡等放射性气体的吸附系数，F为空气流量，M为吸附材料质量，
为X%穿透率时穿透时间。
动态吸附系数越大表示其对放射性气体体积吸附能力越大，其随温度和相对湿度的提高而降低，随压力的提高而增大。
设地下空间氡浓度或核电站的某种放射性气体浓度为
，需要降低到X%浓度排放，在不加压时吸附材料能处理的空气体积为
；这对应与本方法并连的两个串联回路中的前一级吸附装置的吸附过程。当前一级吸附装置吸附的放射性气体向后一级吸附装置转移时，在泵和节流阀的作用下使得前一级吸附装置低于一个大气压，后一级吸附装置高于一个大气压，后一级吸附装置与前一级吸附装置压力之比为n，吸附系数与压力成正比，这样后一级吸附装置能吸附大于n倍前一级吸附装置吸附的放射性气体量，大大提高了单位质量的吸附材料对氡等放射性气体吸附量。从而，就可以快速过滤空气中的气溶胶，吸附空气中的放射性气体。由于常温下氢气难以被吸附材料吸附，来自核电站的较高浓度的氢气将会快速排除。
本发明还包括一种提高氡等放射性气体吸附量和除氢的装置，它由控制器、总泵、过滤器、测量仪、第一电磁阀、第一吸附装置、第一三通电磁阀、第一节流阀、第二吸附装置、第一分泵、第二电磁阀、第三吸附装置、第二三通电磁阀、第二节流阀、第四吸附装置、第二分泵组成，其中第一吸附装置、第一三通电磁阀的A1、B1端、第一节流阀、第二吸附装置、第一分泵通过管道串联形成第一空气循环闭环回路，第三吸附装置、第二三通电磁阀的A2、B2端、第二节流阀、第四吸附装置、第二分泵通过管道串联形成第二空气循环闭环回路。第一三通电磁阀的C1端通过管道与第二三通电磁阀的C2端连接，并通过管道与测量仪连接，测量仪的另一端设有排气管道。第一电磁阀通过管道与第一吸附装置、第一分泵连接，第二电磁阀通过管道与第三吸附装置、第二分泵连接，第一电磁阀、第二电磁阀通过管道与过滤器连接，过滤器的另一端通过管道与总泵连接，总泵的另一端设有进气管道。
本发明的进一步技术方案是，还可以使用3级、4级等任意多级的吸附装置串联来提高单位质量的吸附材料对氡等放射性气体吸附量。串联级数越多，效果越好。
装置启动时，第一电磁阀开通，第二电磁阀关闭，第一三通电磁阀的A1、C1端开通，A1、 B1端关闭，第二三通电磁阀的A2、 B2端开通，A2、C2端关闭，总泵和第二分泵启动，第一分泵关闭。这样空气在总泵的作用下通过过滤器滤除其气溶胶颗粒后，进入第一吸附装置，放射性气体被吸附后，通过检测仪后，达标排放.由于常温下氢气难以被吸附材料吸附，来自核电站的较高浓度的氢气将会快速排除。第三吸附装置、第四吸附装置在第二分泵的和第二节流阀的控制作用下形成空气循环闭环回路，第三吸附装置的气压远远低于第四吸附装置的气压，就可以使得放射性气体由第三吸附装置向第四吸附装置转移。当通过第一吸附装置的空气超过排放标准时，第一电磁阀关闭，第二电磁阀开通，第二三通电磁阀的A2、C2端开通，A2、B2端关闭，第一三通电磁阀的A1、B1开通，A1、C1端关闭，第一分泵启动，第二分泵关闭，这样就开始使用第三吸附装置来吸附放射性气体，第一吸附装置、第二吸附装置在第一分泵和第一节流阀的控制作用下形成空气循环闭环回路，第一吸附装置的气压远远低于第二吸附装置的气压，就可以使得放射性气体由第一吸附装置向第二吸附装置转移。并联的两组串联吸附装置如此循环工作，就可以过滤空气中的气溶胶，吸附空气中的放射性气体。由于常温下氢气难以被吸附材料吸附，来自核电站的较高浓度的氢气将会快速排除。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
1、大大提高了单位质量的吸附材料对氡等放射性气体吸附量，可以不外排高放射性气体。
2、可以减小吸附材料的体积，减少吸附装置的更换次数，特别适合大体积的放射性气体吸附处理。
3、具有快速排除氢气功能。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
附图1为本发明的结构示意图，图中P1表示进气，P2表示排气，P3、P4表示空气循环闭环回路中的气流方向。
具体实施方式
一种提高氡等放射性气体吸附量的方法，两级以上（含两级）吸附装置组成串联的回路，当回路中前一级吸附装置吸附的放射性气体向后一级吸附装置转移时，在泵和节流阀的作用下使得前一级吸附装置低于一个大气压，后一级吸附装置高于一个大气压，后一级吸附装置与前一级吸附装置压力之比为n，吸附系数与压力成正比，这样后一级吸附装置能吸附大于n倍前一级吸附装置吸附的放射性气体量。从而，就可以过滤空气中的气溶胶，吸附空气中的放射性气体。
本实施例的进一步技术方案是通过两个以上（含两个）的串联回路并联来吸附放射性气体。
本实施例还提供了一种吸附放射性气体除氢的方法，来自核电站的较高浓度的氢气及放射性气体，放射性气体被吸附装置吸附后达标排放，由于常温下氢气难以被吸附材料吸附，来自核电站的较高浓度的氢气将随达标后的空气快速排除。
本实施例还包括一种提高氡等放射性气体吸附量和除氢的装置，它由控制器1、总泵2、过滤器3、测量仪8、第一电磁阀4、第一吸附装置5、第一三通电磁阀15、第一节流阀6、第二吸附装置7、第一分泵9、第二电磁阀10、第三吸附装置11、第二三通电磁阀16、第二节流阀13、第四吸附装置14、第二分泵12组成，其中第一吸附装置5、第一三通电磁阀15的A1、B1端、第一节流阀6、第二吸附装置7、第一分泵9通过管道串联形成第一空气循环闭环回路，第三吸附装置11、第二三通电磁阀16的A2、B2端、第二节流阀13、第四吸附装置14、第二分泵12通过管道串联形成第二空气循环闭环回路。第一三通电磁阀15的C1端通过管道与第二三通电磁阀16的C2端连接，并通过管道与测量仪8连接，测量仪8的另一端设有排气管道18。第一电磁阀4通过管道与第一吸附装置5、第一分泵9连接，第二电磁阀10通过管道与第三吸附装置11、第二分泵12连接，第一电磁阀4、第二电磁阀10通过管道与过滤器3连接，过滤器3的另一端通过管道与总泵2连接，总泵2的另一端设有进气管道17。
Claims (3)
1.一种提高放射性气体吸附量的方法，其特征是：两级以上吸附装置组成串联的回路，当回路中前一级吸附装置吸附的放射性气体向后一级吸附装置转移时，在泵和节流阀的作用下使得前一级吸附装置低于一个大气压，后一级吸附装置高于一个大气压，后一级吸附装置与前一级吸附装置压力之比为n，吸附系数与压力成正比，这样后一级吸附装置能吸附大于n倍前一级吸附装置吸附的放射性气体量。
2.根据权利要求1所述的一种提高放射性气体吸附量的方法，其特征是：通过两个以上的串联回路并联来吸附放射性气体。
3.一种提高放射性气体吸附量和除氢的装置，其特征是：它由控制器、总泵、过滤器、测量仪、第一电磁阀、第一吸附装置、第一三通电磁阀、第一节流阀、第二吸附装置、第一分泵、第二电磁阀、第三吸附装置、第二三通电磁阀、第二节流阀、第四吸附装置、第二分泵组成；其中第一吸附装置、第一三通电磁阀的A1、B1端、第一节流阀、第二吸附装置、第一分泵通过管道串联形成第一空气循环闭环回路，第三吸附装置、第二三通电磁阀的A2、B2端、第二节流阀、第四吸附装置、第二分泵通过管道串联形成第二空气循环闭环回路；第一三通电磁阀的C1端通过管道与第二三通电磁阀的C2端连接，并通过管道与测量仪连接，测量仪的另一端设有排气管道；第一电磁阀通过管道与第一吸附装置、第一分泵连接，第二电磁阀通过管道与第三吸附装置、第二分泵连接，第一电磁阀、第二电磁阀通过管道与过滤器连接，过滤器的另一端通过管道与总泵连接，总泵的另一端设有进气管道。
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