CN115394466B - 氚化水汽收集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种氚化水汽收集装置，包括：收集容器，收集容器具有气体入口以及气体出口；液氮杜瓦瓶，收集容器至少部分设置于液氮杜瓦瓶的液氮液面下方；进气管，进气管设置成从气体入口伸入到收集容器的内部，并延伸至液氮液面下方；出气管，出气管与气体出口密封连接，其中，包括氚化水汽的混合气从进气管进入到氚化水汽收集装置，经氚化水汽收集装置处理的混合气从出气管排出。
Description
技术领域
本发明的实施例涉及气体分离领域，具体涉及一种氚化水汽收集装置。
背景技术
氚化水汽(HTO)中包含氚原子，具有放射性和毒性，因此需要对氚化水汽进行收集。
相关技术中一般使用多孔分子筛收集氚化水汽，多孔分子筛虽然收集效率高，但存在价格较贵且容易产生大量固体放射性废物的问题。
发明内容
为克服上述的至少一个方面，本发明的实施例提供了一种氚化水汽收集装置，包括：收集容器，收集容器具有气体入口以及气体出口；液氮杜瓦瓶，收集容器至少部分设置于液氮杜瓦瓶的液氮液面下方；进气管，进气管设置成从气体入口伸入到收集容器的内部，并延伸至液氮液面下方；出气管，出气管与气体出口密封连接，其中，包括氚化水汽的混合气从进气管进入到氚化水汽收集装置，经氚化水汽收集装置处理的混合气从出气管排出。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的氚化水汽收集装置的示意图；
图2为本发明实施例的氚化水汽收集装置的示意图；
图3为本发明实施例的氚化水汽收集装置的示意图；
图4为本发明实施例的氚化水汽收集装置的示意图。
需要说明的是，附图不一定按比例绘制，其仅以不影响读者理解的示意性方式示出。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
参见图1，本发明的实施例提供了一种氚化水汽收集装置，包括：收集容器10，收集容器10具有气体入口11以及气体出口12；液氮杜瓦瓶20，收集容器10至少部分设置于液氮杜瓦瓶20的液氮液面21下方；进气管31，进气管31设置成从气体入口11伸入到收集容器10的内部，并延伸至液氮液面21下方；出气管32，出气管32与气体出口12密封连接，其中，包括氚化水汽的混合气从进气管31进入到氚化水汽收集装置，经氚化水汽收集装置处理后，混合气的尾气从出气管32排出。
本发明的实施例提供的氚化水汽收集装置，通过液氮提供低温，将氚化水汽冻结在收集容器10中，收集容器10中所收集的氚化水可以方便地导入裂解回收装置中，便于氚的回收处理，并且整个装置的成本相对低廉。
收集容器10可以为金属材质，例如，收集容器10可以为不锈钢容器，具体可以为不锈钢罐，不锈钢具有良好的导热性，可以将液氮的温度传递至收集容器10内部，并且，不锈钢本身具有良好的密封性，可以防止氚化水汽的泄漏。
收集容器10具有气体入口11以及气体出口12，气体入口11用于含氚化水汽的混合气进入收集容器10，气体出口12用于导出经收集容器10处理后的混合气。气体入口11以及气体出口12可以设置在收集容器10的同一端，这样可以使混合气在收集容器10中停留更多的时间，更有利于氚化水汽的收集。
液氮杜瓦瓶20是用于存放液氮的容器，液氮杜瓦瓶20可以较好地保持液氮的温度，液氮杜瓦瓶20中设置有液氮，液氮在液氮杜瓦瓶20中的液位位置形成液氮液面21，收集容器10至少部分设置于液氮液面21下方，也就是说，收集容器10至少部分沉入液氮中。收集容器10沉入液氮中的部分具有接近液氮的温度，在该温度下，收集容器10可以将氚化水汽由气态转变为固态，从而完成氚化水汽的收集。
氚化水汽收集装置包括进气管31，进气管31设置成从气体入口11伸入到收集容器10的内部，并延伸至液氮液面21下方，也就是说，进气管31穿过气体入口11后，继续向收集容器10的内部延伸，到达收集容器10中低于收集容器10外部的液氮液面21的位置，进气管31的这种设置方式，可以将含有氚化水汽的混合气直接输送至收集容器10中沉入液氮中的部分，收集容器10中沉入液氮中的部分具有更低的温度，可以使混合气中的氚化水汽被收集容器10更充分地收集。
氚化水汽收集装置包括出气管32，出气管32与气体出口12密封连接。具体地，气体入口11和气体出口12是形成在收集容器10的容器壁上的通孔，出气管32可以密封连接在气体出口12上，而不伸入收集容器10内部。这样，经收集容器10处理的混合气从收集容器10中气体出口12导出后，可以通过出气管32引入其他装置。
需要说明的是，进气管31伸入收集容器10内部，而出气管32设置在气体出口12而未伸入容器内部的这种设置方式，可以使混合气先在收集容器10的下部开始向上填充，收集容器10填充满之后，混合气才会从气体出口12流出，从而使混合气在收集容器10中流动更远的距离并停留更多的时间，使氚化水汽与收集容器10的内部结构充分地交换热量，使更多的氚化水汽转变为固态的氚化水，从而提高收集效率。
参见图2，在本发明的优选实施例中，进气管31伸入到收集容器10的内部的至少部分形成螺旋形。
具体地，进气管31位于收集容器10内部的部分至少有一部分形成螺旋形，本发明实施例中的螺旋形是指类似于弹簧结构的具有立体结构的螺旋形，而非是在一个平面中的螺旋形，通过使进气管31伸入到收集容器10的内部的至少部分形成螺旋形，可以使进气管31在收集容器10中具有更长的长度，从而使混合气能够在收集容器10中流动更长的时间，实现氚化水汽的充分收集。
参见图3，在本发明的优选实施例中，进气管31位于收集容器10的内部的部分开设有多个孔33。
由于进气管31位于收集容器10内部的部分至少有一部分形成螺旋形，混合气在进气管31中需要流动更长的距离，这时混合气中氚化水汽有可能在进气管31的螺旋形部分就转化为了固态的氚化水，从而堵塞进气管31。进气管31的末端具有更低的温度，所以发生堵塞现象时，会从进气管31的末端开始堵塞，因此，通过在进气管31位于收集容器10的内部的部分开设有多个孔33，当进气管31的末端发生堵塞后，开设的多个孔33可以作为气体流道，使混合气释放到收集容器10中。当所有的孔33都被堵塞之后，可以更换新的收集容器10继续收集。
在本发明的优选实施例中，多个孔33的开孔33方向可以沿螺旋部分的径向朝向收集容器10的容器壁，即，多个孔33朝向螺旋部分的外部，这样，通过螺旋形部分在收集容器10内的分布以及开孔33的方向，可以使气体更均匀地分布在收集容器10中，使氚化水汽在收集容器10中凝结成的固态物较为均匀地分布在收集容器10中。
在本发明的优选实施例中，多个孔33中的至少部分均匀分布在进气管31上。这种设置方式可以使气体更均匀地分布在收集容器10中，使氚化水汽在收集容器10中凝结成的固态物较为均匀地分布在收集容器10中。多个孔33可以沿进气管的延伸方向排列。
参见图4，在本发明的优选实施例中，氚化水汽收集装置还包括金属丝40，金属丝设置在收集容器10内。
本发明的实施例中的金属丝40是指由金属丝40形成的填充物，例如，由金属丝40形成的金属丝团，金属丝40可以为不锈钢丝。通过在收集容器10中设置金属丝填充物，可以增大收集容器10内部的冷却面积，使氚化水汽能够在收集容器10中被充分地收集。
在本发明的优选实施例中，进气管31插入金属丝中。也就是说，将进气管31插入至由金属丝40形成的填充物中。通过将进气管31插入金属丝40中，可以将混合气直接导入金属丝填充物，使混合气更容易与金属丝接触，使氚化水汽被充分收集。
在本发明的优选实施例中，气体入口11以及气体出口12设置在收集容器10的位置位于液氮液面21上方。由于液氮具有很低的温度，将气体入口11和气体出口12设置在液氮液面21下方，很可能会使气体入口11和气体出口12堵塞，影响整个收集装置的正常工作，所以将气体入口11以及气体出口12设置在收集容器10的位置位于液氮液面21上方，以避免气体入口11和气体出口12堵塞。
在本发明的优选实施例中，进气管31、出气管32分别与气体入口11以及气体出口12之间密封连接。由于氚化水汽具有放射性和毒性，为了防止氚化水汽泄漏，整个装置需要具有很高的气密性，进气管31与气体入口11密封连接，出气管32与气体出口12密封连接，可以避免氚化水汽泄漏。可以通过焊接的方式使进气管31与气体入口11密封连接，出气管32与气体出口12密封连接。
在本发明的优选实施例中，进气管31位于收集装置外部的一端上设置有面密封接头或者卡套，出气管32位于收集装置外部的一端上设置有面密封接头或者卡套。进气管31和出气管32通过面密封接头或者卡套接入气体循环管路中，以将收集容器10连入气体循环管路，收集氚化水汽。面密封接头或者卡套具有较好地密封性，可以防止氚化水汽的泄漏。
对于本申请的实施例，还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种氚化水汽收集装置，其特征在于，包括：
收集容器，所述收集容器具有气体入口以及气体出口；
液氮杜瓦瓶，所述收集容器至少部分设置于所述液氮杜瓦瓶的液氮液面下方；
进气管，所述进气管设置成从所述气体入口伸入到所述收集容器的内部，并延伸至所述液氮液面下方；
出气管，所述出气管与所述气体出口密封连接，
其中，包括所述氚化水汽的混合气从所述进气管进入到所述氚化水汽收集装置，经所述氚化水汽收集装置处理后的所述混合气所述出气管排出；
所述进气管伸入到所述收集容器的内部的至少部分形成螺旋形；
所述进气管位于所述收集容器的内部的部分开设有多个孔；
多个所述孔中的至少部分均匀分布在所述进气管上。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
还包括金属丝，所述金属丝设置在所述收集容器内。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，
所述进气管插入所述金属丝中。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述气体入口以及气体出口设置在所述收集容器的位置位于所述液氮液面上方。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，
所述进气管、所述出气管分别与所述气体入口以及气体出口之间密封连接。
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