[实用新型]一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统，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。

实用新型内容

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，本实用新型提供一种高温气冷堆含氚废水优化收集系统，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，本实用新型采用如下技术方案：

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。

本实用新型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。

本实用新型所述高温气冷堆含氚废水优化收集系统具体应用方法如下：

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。