[实用新型]基于精馏的核电站含氚重水除氚设备

说明书

本发明涉及一种基于精馏的核电站含氚重水除氚设备，所述设备为重水升级塔。本发明的除氚设备用于除氚工艺，安全性高、自动化程度高、能耗低，能够有效降低核电站含氚重水的氚比活度，降低机组高氚运行风险，为压力管更换创造便利条件，从而减少人员内照射剂量，降低环境排放，保护公众和环境；并且将不能被机组使用的高比活度重水转化为低比活度重水，为核电站产生可观的经济效益；此外，还可以进一步向其它需要降低核电站氚比活度的领域延伸，例如超半重水和轻水的分离等，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于核电站氚排放控制技术领域，具体涉及一种基于精馏的核电站含氚重水除氚设备。

背景技术

重水堆核电站以天然铀为核燃料，以重水作为慢化剂。作为慢化剂的重水在中子照射下，按核反应：²H+n→³H+γ，不断生成氚。重水堆核电站每年会产生大量的氚。氚是一种低毒性核素，它发射最大能量为18keV的β粒子，半衰期为12.3年。这种辐射的射程很短，因此氚对人体的外照射危害很小。由于单体形态的氚分子如HT、DT、T₂被肺脏组织吸收的量低于千分之一，而且通过皮肤的量也很少，因此对人体危害甚微。但氚的氧化物，如HTO、DTO、T₂O等较同等数量的单体形态氚分子有更大的危害。含氚水蒸气几乎百分之百地被肺脏组织及皮肤所吸收，并分布于全身而造成内照射。氚在体内的有效半衰期为12天。重水堆核电站排出的氚通过呼吸、皮肤渗透以及食用蔬菜、肉类和动物制品、海产品进入体内，对人体构成内照射产生全身均匀性影响。因而减少氚的排放量显得十分重要，而减少氚的排放，根本性的措施就是降低作为慢化剂的重水的氚比活度。

降低重水堆核电站中作为慢化剂的重水的氚比活度，是重水堆核电站安全稳定运行的的需要。重水堆机组随着运行堆年的增加，作为慢化剂的重水的氚比活度逐年增加，工作人员的内照射剂量也逐渐增加。在重水堆核电站高氚运行的情况下，即使发生微小的重水泄漏，也会造成核岛厂房内氚水平的显著上升，同时对环境氚排放剂量会显著增加，因此即使在泄漏不对重水堆机组运行造成直接影响的情况下，通常也要考虑停堆检修。在重水堆核电站高氚运行期间，如果发生作为慢化剂的重水的泄漏事件，将有可能突破电站全年运行指标，甚至超出国家规定的排放限值，对周边环境的影响和社会的负面影响会很大。

降低重水堆电站中作为慢化剂的重水的氚比活度，也是重水堆机组压力管更换工作的的需要。重水堆机组需要定期更换压力管，如不进行除氚，则压力管更换期间慢化剂系统冲洗工作将导致液态氚排放大幅超出国家排放限值。

目前含氚重水处理的关键设备一直以来被加拿大和韩国等少数国家所垄断。

精馏技术是一种成熟的分离技术，主要是利用被分离组分间的沸点差实现分离，具备工艺成熟、系统相对简单、设备成熟、运行维护检修工作易实施等特点。一般利用常规精馏技术进行分离的组分，其沸点差通常在2℃以上。对于含氚重水而言，D₂O在常压下沸点为101.43℃，DTO在常压下沸点为101.48℃，DTO和D₂O的沸点差极小，分离难度较大。目前国内外尚无采用精馏技术对DTO和D₂O进行分离的设备。

发明内容

基于此，本发明提供一种基于精馏的核电站含氚重水除氚设备，所述设备为重水升级塔。

优选地，所述重水升级塔包括进料回路、精馏回路、底部产物回路、顶部产物回路和真空回路，所述进料回路包括进料箱、进料控制阀和进料蒸发器，所述精馏回路包括精馏塔和循环泵，所述精馏塔包括精馏塔和循环泵，所述进料箱底部依次与进料流量控制阀、进料蒸发器以及精馏塔连接，所述精馏塔内部均装有氧化铜CY-700型规整填料和分布器，所述精馏塔顶部装有顶部冷凝器和顶部冷捕集器，所述顶部冷捕集器分别与真空回路和顶部产物回路连接，所述精馏塔塔釜装有再热器，所述精馏塔底部与循环泵连接，所述循环泵分别与再热器和底部产物回路连接。