[实用新型]一种冷却剂中放射性物质去除系统

说明书

本实用新型公开了一种冷却剂中放射性物质去除系统，其应用于铅基快堆中，所述铅基快堆至少包括反应堆堆芯、主泵、换热器以及连接三者的冷却剂通道，所述冷却剂放射性物质去除系统包括气泡发生器、气泡分离器以及放射性物质过滤回收装置。实现本实用新型实施例，可以使冷却剂中²¹⁰Po浓度降低到国际放射性防治标准限值以下，从根本上解决冷却剂中²¹⁰Po的去除和固化问题，可以保护人员免遭²¹⁰Po放射性危害。同时还可以将冷却剂中氧浓度降低到ppm以下，大大缩短铅基合金冷却剂还原处理时间。

技术领域

本实用新型涉及该实用新型属于铅基快堆中放射性物质处理技术领域,具体涉及一种冷却剂中放射性物质去除系统。

背景技术

钋在1898年由法国居里夫人及丈夫皮埃尔·居里在处理铀矿时发现的一种新化学元素。其英文名称是Polonium(符号为Po)，原子序数为84，共有25个同位素，质量数由192至218，且都具有放射性，²¹⁰Po是其中的一个核素。钋是一种银白色的金属，能在黑暗中发光，其密度9.4g/cm³，熔、沸点分别为254℃、962℃。钋能够溶于浓硫酸、硝酸、稀盐酸、王水和稀氢氧化钾溶液。

²¹⁰Po属于极毒的放射性核素，其物理半衰期为138.4天，它衰变是释放一个α粒子，其能量高达5.3MeV，衰变热为140W/g，衰变产物为稳定的²⁰⁶Po。其衰变的α粒子在空气中的射程很短，不能穿透纸或皮肤，因此它不会在人的体外构成外照射危险。但是它的电离能力很强，假如通过吸入、误食或经过皮肤接触摄入体内，就会导致体内污染、中毒或急性放射病。在短时间内如果人体内的针吸收剂量达到4Gy时即可造成致命危害。

在铅铋或铅冷却剂中，主要是以下三种途径产生放射性²¹⁰Po：

在一个²⁰⁹Bi(铋)原子核上

在一个²⁰⁸Pb原子核上，如果铋含量至少达10^-2％(质量)，应考虑钋反应性的贡献:

因此，对于²⁰⁹Bi反应，考虑Pb-Bi中合金中钋的反应性，如果未设置除钋系统，钋反应性可达到10居里/公斤。

IPPE的实验数据表明，在液态铅铋中，钋产生后会很快与铅反应，生成化学性质稳定的化合物钋化铅(PbPo)。实验数据表明，99.8％的钋以PbPo的形态存在，仅有不到0.2％的钋以单质的形态(Po)存在于液态铅铋合金(LBE)中。由于钋具有很强的挥发性，因此，在高温条件下，钋会从液态铅铋冷却剂中挥发进入上方的覆盖气体氩气(Ar)中，从而使得覆盖气体中积累一定量的放射性钋。由于覆盖气体具有一定的泄露率，在正常工况下，每天都会有一定量的氩气从堆内释放到堆外，进而使得一定量放射性²¹⁰Po的进入堆顶屏蔽室和厂房内，最终会被排放进入大气。

由于放射性²¹⁰Po具有剧毒性和强挥发性，铅基快堆和加速器驱动次临界(ADS)装置中放射性钋防护问题是最为棘手的难题，目前国际上开展了一些机理研究，针对工业规模的²¹⁰Po浓度处理和去除还未有人公开发表专利和论文，目前还没有一种方法是可以非常理想的解决钋放射性物质处置及净化问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，本实用新型的目的在于提供一种用于铅基快堆中的冷却剂中放射性物质去除系统，可以使得冷却剂中²¹⁰Po浓度低于NRC标准限值以下，保护人员免遭²¹⁰Po放射性危害，并能使其铅基合金中冷却剂中氧浓度降低到ppm以下，大大缩短铅基合金冷却剂还原处理时间。