[发明专利]用于软性场地废物除氚的方法及其设备

说明书

对于运行中具有氚的设备来说，从所有被污染材料中去除氚(3H，T)是一个基本的工艺。所述工艺具有两个重要的功能：首先是涉及对氚在设备外部释放的限制；第二是关于存储完全去分类化的(de-categorized)材料的可能性(具有低得多的污染水平由此具有低得多的储存成本)。迄今为止，用来从所述材料回收氚的工艺会出现作为副产品的具有低浓度氚的氚化水，并且有时还会产生放射性的气体流。

根据本发明所述的方法提出了对于该问题的一种解决方案。在所述创新方法中，事实上是，在轻微氧化气氛中利用热处理(T＜120℃)来从废物中回收氚。本发明设计使用一种反应器，其中发生用于从废物去除氚的反应，所述废物通过潮湿的惰性气体流(其中使用了极低百分比的湿度)而回收。加热的废物释放出氚化的气体流，借助于潮湿的惰性气体从反应器中去除该气体流，所述潮湿的惰性气体将该气体流传送到用于净化的膜反应器。所述膜反应器，事实上能够选择性去除气体混合物中存在的氚：因此存在双重的优越性，即纯化所述气体混合物并回收在其中含有的氚。

从下面的详细说明并参考附图(其纯粹是对非限制性实施例和其优选的实施方案的图示)将会对本发明有更好的理解。

在所述附图中：

图1显示了一种已知类型工艺的整体设计；

图2显示了一种已知类型的进一步工艺的整体设计；

图3是用于实施本发明所述工艺的装置的方框图；

图4以更详细的方式显示了图3的装置；

图5是用于本发明工艺的一种除氚反应器的设计；

图5bis是一种已知类型的膜反应器的设计；并且

图6是用于本发明工艺的一种膜反应器的设计。

1.所述领域状态

放射性废物的处理对于使用氚的装置以及对于设计以氚进行试验的聚变机构来说都是一个关键的问题。所谓的“软性场地废物”(soft housekeeping waste)在上述装置和机构(JET、ITER、DEMO)的整个生命周期以及废弃期间都会产生；因此对于它们的处理也是一项基本的重要任务。

在核装置之内，据估计所产生场地废物的量为大约0.2千克/小时每名工人。所谓的“软性场地废物”包含手套、套鞋、工作服、气体过滤器、纸张等。

为了取得最有前景的处理工艺，针对从这种废物中去除氚，近几年已经研究了不同的实验室规模的技术[2]。主要的困难是在足够的净化系数(其导致最终废物的潜在去分类化化)和可接受的由除氚工艺所产生产品体积之间达成妥协。

在参考文献中说明的所有技术当中[3]，已经被研究的具有良好工业有效性和可行性的工艺涉及在大气压下与纯氧进行连续的燃烧。在该工艺中，在燃烧期间产生的气体需要在被存储前进行处理。

图1是所述已知工艺的完整示意图，其中具有气体处理单元，其设计了以下步骤：通过旋流器进行固体与气体流的分离；氚化水的冷凝(4℃)；通过KOH溶液(50wt％)进行不可凝结气体的中和；以及，作为最终的操作，在分子筛床上进行Q₂O、CO₂和NO_x的吸附(字母Q一般地是指氢的同位素并且也是指氚)。

至于参考文献[4]所描述并在图2示出的工艺，其是基于向容器(1)中注入蒸气，其中所述容器已经预先负载了(干燥的)废物。在蒸汽发生器(7)中产生的水蒸汽被引入(1)与所述废物紧密接触并促进从其中萃取氚。污染的水蒸汽通过管(9)被送入两级冷凝器。第一级(11)在15℃运行，同时第二级(13)在液氮温度下运行：用这种方法，所有的氚可以以氚化水的形式被集中到槽(15)中。该已知方法的主要缺点表现在以下事实：为了从氚化水分离氚，需要进一步的除氚工艺。

2.本发明技术描述

根据本发明所述的方法能够有利地同时从实验室废物脱除氚(去分类化(de-categorization))并以气相方式将其稳态化(valorization)。

特别地，根据本发明，设计使用了两个串联的装置：用于去除氚的反应器RT，其进行废物的除氚，和膜反应器RM，其中以气体形式回收氚。所使用的膜优选但不排它地由钯合金制成。

在下面的段落中，通过方框图和流程图的引导，对所述方法的运行形态和所述两个反应器RT和RM的主要功能进行描述。

2.1方框图

下面参考图3中所示内容对用于实施本发明所述方法的装置进行描述。

·惰性气体

惰性气体来自例如市售的钢瓶：所述气体可以是氦或氩，或其它适于所述目的的气体，其流量被控制并记录。

·去离子水