CN206726787U - 一种分子筛中氚水的回收装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种分子筛中氚水的回收装置，所述回收装置通过对吸附氚水的分子筛在分子筛反应器中加热解析，同时通入水汽交换载带，产生的混合气体通入冷凝收集单元11对氚水进行收集，导出气体，监测氚含量，达标排放，不达标则再返回处理直至达标排放。本实用新型实现了分子筛中氚水的回收，同时实现了分子筛的污染降级甚至解控，满足氚水的回收和分子筛污染降级；分子筛反应器进气和出气前安装耐热透水膜解决了系统管道易于堵塞问题；通过添加吹扫加湿单元进行水汽载带提高了氚水的回收利用效率，降低了工作人员的摄入剂量和环境排放量；适用于核电站、氚靶生产、中子发生器生产、核设施退役及聚变能源研究等场所产生的吸附氚水的分子筛的中氚水的回收利用。
Description
技术领域
本实用新型属于辐射防护与环境保护技术领域，具体涉及一种分子筛中氚水的回收装置。
背景技术
氚（3H或T，又叫超重氢）是氢的放射性同位素，是重要的聚变核燃料，也是非动力核技术领域广泛应用的放射性同位素之一。在除氚系统中，分子筛材料被用作氚中水的去除。除氚和氚回收装置中，净化系统通过循环加热的金属催化床净化氚气，自由氚与氧结合生成氚化水，蒸汽被冷却至室温，水蒸汽在系统中冷凝。采用分子筛来吸收，分子筛能够吸收达到自身重量18倍的水，许多种分子筛能够用于去除氚的再生循环使用。吸附于分子筛的氚化水不具有腐蚀性，采用这种方式长期贮存不会损坏贮存容器材料。通常吸氚水分子筛作为固体废物处理，该种处理方式一方面不利于废物减容，另外一方面则是处理的经济成本提高，且浪费了宝贵的氚资源。目前国内外对氚的回收利用主要是针对高浓度的氚气进行膜分离，技术路线则各有差异，但一般通过各种反应将碳氢化合物、水中氘氚转化为氢气，进一步分离回收，并与Pd/Ag膜分离结合，提高对氘氚的回收效率及去污因子。德国FzK氚实验室先后发展了Capprice工艺主要包括膜分离和催化反应-膜分离两个单元，又在原工艺的基础上增加了催化交换膜反应（Percat）单元，总的氚去污因子达到了108。
目前国外尚未有对吸附氚水的分子筛进行处理的研究报道，可能的原因一方面是产生的分子筛量不大，另外一方面是国外中、低水平放射性废物处理的标准和经济费用较我国要低很多。而在我国的核工业和核技术应用实际应用中，通常使用的都是分子筛对氚水进行吸附，经过多年的核工业和核技术应用发展，产生了大量的吸附氚水分子筛，若对分子筛中的氚水进行回收，并在线监测，实现氚的回收再利用和达标排放，则能实现氚水的回收利用，解决目前涉及氚研究处理需要大量氚水的问题，且能实现分子筛固体废物的降级和减少处理费用。因此对分子筛进行处理具有重要的研究价值和实际意义。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种分子筛中氚水的回收装置。
本实用新型的分子筛中氚水的回收装置，其特点是：所述的回收装置包括分子筛反应器、气动阀Ⅰ、吹扫加湿单元、压力表、抽气泵、冷凝收集单元、气动阀Ⅲ、在线测量单元、气动阀Ⅱ和连接管道；所述的分子筛反应器中有内腔，内腔的上表面和下表面分别安装有耐热透水膜Ⅰ和耐热透水膜Ⅱ，内腔的中心安装有加热单元，温度传感器测量内腔的温度；
其连接关系是：所述的分子筛反应器、压力表、气动阀Ⅰ、抽气泵、冷凝收集单元、在线测量单元与气动阀Ⅱ的入口顺序连接，气动阀Ⅱ为三通，气动阀Ⅱ的出口Ⅰ与排气口连通，气动阀Ⅱ的出口Ⅱ与吹扫加湿单元的入口连通，吹扫加湿单元的出口通过气动阀Ⅲ从分子筛反应器的下端通入分子筛反应器的内腔；吹扫加湿单元的出口位于耐热透水膜Ⅱ的下方，气动阀Ⅱ的入口位于耐热透水膜Ⅰ的下方；
所述的回收装置工作过程如下：
a.含氚分子筛从分子筛反应器的进料口经闸阀穿过耐热透水膜Ⅰ进入分子筛反应器的内腔；
b.水蒸汽通过吹扫加湿单元吹入分子筛反应器；
c.打开加热单元加热，直至压力表的测量值达到预设值，分子筛反应器的内腔的气体为含氚气体Ⅰ；
d.打开气动阀Ⅰ，含氚气体Ⅰ经抽气泵进入冷凝收集单元进行冷凝回收，冷凝收集单元溢出的含氚气体Ⅱ经在线测量单元检测，达到排放标准的含氚气体Ⅱ通过气动阀Ⅱ的出口Ⅰ排入空气；未达到排放标准的含氚气体Ⅱ通过气动阀Ⅱ的出口Ⅱ进入空气吹扫加湿单元与水蒸汽一起返回分子筛反应器，重复步骤b-d，直至含氚气体Ⅱ达到排放标准。
所述的连接管道为EP级不锈钢管道。
所述的在线测量单元中的电离室为流气式测氚电离室。
本实用新型的分子筛中氚水的回收装置实现了含氚分子筛中氚水的回收，同时实现了含氚分子筛的污染降级甚至解控，满足了氚水的回收再利用和含氚分子筛污染降级或解控；分子筛反应器的吹扫加湿单元（14）的出口和气动阀Ⅱ（13）的入口位置处安装的耐热透水膜解决了连接管道易于堵塞问题；通过添加吹扫加湿单元进行水蒸汽载带提高了氚水的回收效率，降低了氚工艺现场工作人员的摄入剂量和环境排放量。本实用新型的分子筛中氚水的回收装置适用于核电站、氚靶生产、中子发生器生产、核设施退役及聚变能源研究等场所产生含氚分子筛中氚水的回收利用。
附图说明
图1为本实用新型的分子筛中氚水的回收装置的结构示意图；
图中，1.分子筛反应器 2.进料口 3.闸阀 4.加热单元 5.耐热透水膜Ⅰ 6.温度传感器 7.耐热透水膜Ⅱ 8.压力表 9.气动阀Ⅰ 10.抽气泵 11.冷凝收集单元 12.在线测量单元 13.气动阀Ⅱ 14.吹扫加湿单元 15.气动阀Ⅲ。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型的分子筛中氚水的回收装置包括分子筛反应器1、气动阀Ⅰ9、吹扫加湿单元14、压力表8、抽气泵10、冷凝收集单元11、气动阀Ⅲ15、在线测量单元12、气动阀Ⅱ13和连接管道；所述的分子筛反应器1中有内腔，内腔的上表面和下表面分别安装有耐热透水膜Ⅰ5和耐热透水膜Ⅱ7，内腔的中心安装有加热单元4，温度传感器6测量内腔的温度；
其连接关系是：所述的分子筛反应器1、压力表8、气动阀Ⅰ9、抽气泵10、冷凝收集单元11、在线测量单元12与气动阀Ⅱ13的入口顺序连接，气动阀Ⅱ13为三通，气动阀Ⅱ13的出口Ⅰ与排气口连通，气动阀Ⅱ13的出口Ⅱ与吹扫加湿单元14的入口连通，吹扫加湿单元14的出口通过气动阀Ⅲ15从分子筛反应器1的下端通入分子筛反应器1的内腔；吹扫加湿单元14的出口位于耐热透水膜Ⅱ7的下方，气动阀Ⅱ13的入口位于耐热透水膜Ⅰ5的下方；
所述的回收装置工作过程如下：
a.含氚分子筛从分子筛反应器1的进料口2经闸阀3穿过耐热透水膜Ⅰ5进入分子筛反应器1的内腔；
b.水蒸汽通过吹扫加湿单元14吹入分子筛反应器1；
c.打开加热单元4加热，直至压力表8的测量值达到预设值，分子筛反应器1的内腔的气体为含氚气体Ⅰ；
d.打开气动阀Ⅰ9，含氚气体Ⅰ经抽气泵10进入冷凝收集单元11进行冷凝回收，冷凝收集单元11溢出的含氚气体Ⅱ经在线测量单元12检测，达到排放标准的含氚气体Ⅱ通过气动阀Ⅱ13的出口Ⅰ排入空气；未达到排放标准的含氚气体Ⅱ通过气动阀Ⅱ13的出口Ⅱ进入空气吹扫加湿单元14与水蒸汽一起返回分子筛反应器1，重复步骤b-d，直至含氚气体Ⅱ达到排放标准。
所述的连接管道为EP级不锈钢管道。
所述的在线测量单元12中的电离室为流气式测氚电离室。
实施例1
将某系统产生的含氚分子筛3.0Kg从分子筛反应器1的进料口2粉碎经闸阀3穿过耐热透水膜进入分子筛反应器1的内腔，此时气动阀Ⅰ9和抽气泵10关闭；然后对吹扫加湿单元14的水进行加热，加热蒸发的水蒸汽通过吹扫加湿单元14吹入分子筛反应器1内；同时打开加热单元4进行加热，加热到300℃后保持0.5h，直至压力表8显示达到预设值，打开气动阀Ⅰ9，含氚气体经抽气泵10进入冷凝收集单元11进行冷凝回收，冷凝收集单元11溢出的含氚气体Ⅱ经在线测量单元12检测，检测值的数值显示为低于探测限（＜107Bq/L），达到排放标准，直接排放到大气中。
实施例2
将某系统产生的含氚分子筛4.5Kg从分子筛反应器1的进料口2粉碎经闸阀3穿过耐热透水膜进入分子筛反应器1的内腔，此时气动阀Ⅰ9和抽气泵10关闭；然后对吹扫加湿单元14的水进行加热，加热蒸发的水蒸汽通过吹扫加湿单元14吹入分子筛反应器1内；同时打开加热单元4进行加热，加热到300℃后保持0.5h，直至压力表8显示达到预设值，打开气动阀Ⅰ9，含氚气体经抽气泵10进入冷凝收集单元11进行冷凝回收，冷凝收集单元11溢出的含氚气体经在线测量单元12检测，检测值的数值显示为低于探测限（＜107Bq/L），达到排放标准，直接排放到大气中。
本实用新型不局限于上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种分子筛中氚水的回收装置，其特征在于：所述的回收装置包括分子筛反应器（1）、气动阀Ⅰ（9）、吹扫加湿单元（14）、压力表（8）、抽气泵（10）、冷凝收集单元（11）、气动阀Ⅲ（15）、在线测量单元（12）、气动阀Ⅱ（13）和连接管道；所述的分子筛反应器（1）中有内腔，内腔的上表面和下表面分别安装有耐热透水膜Ⅰ（5）和耐热透水膜Ⅱ（7），内腔的中心安装有加热单元（4），温度传感器（6）G测量内腔的温度；
其连接关系是：所述的分子筛反应器（1）、压力表（8）、气动阀Ⅰ9、抽气泵（10）、冷凝收集单元（11）、在线测量单元（12）与气动阀Ⅱ（13）的入口顺序连接，气动阀Ⅱ（13）为三通，气动阀Ⅱ（13）的出口Ⅰ与排气口连通，气动阀Ⅱ（13）的出口Ⅱ与吹扫加湿单元（14）的入口连通，吹扫加湿单元（14）的出口通过气动阀Ⅲ（15）从分子筛反应器（1）的下端通入分子筛反应器（1）的内腔；吹扫加湿单元（14）的出口位于耐热透水膜Ⅱ（7）的下方，气动阀Ⅱ（13）的入口位于耐热透水膜Ⅰ（5）的下方。
2.根据权利要求1所述的分子筛中氚水的回收装置，其特征在于：所述的在线测量单元（12）中的电离室为流气式测氚电离室。
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| CN201720395136.6U Withdrawn - After Issue CN206726787U (zh) | 2017-04-17 | 2017-04-17 | 一种分子筛中氚水的回收装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106971766A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-07-21 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种分子筛中氚水的回收装置 |
| CN110416059A (zh) * | 2018-04-27 | 2019-11-05 | 岛津分析技术研发（上海）有限公司 | 样本解吸及电离装置以及应用该装置的质谱仪及分析方法 |
| CN111128428A (zh) * | 2020-01-22 | 2020-05-08 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种氚尾气快速收集处理装置 |
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2017
- 2017-04-17 CN CN201720395136.6U patent/CN206726787U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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| CN106971766B (zh) * | 2017-04-17 | 2019-01-15 | 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 | 一种分子筛中氚水的回收装置 |
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