[发明专利]一种聚变堆热室清洗废气深冷精馏净化再生利用方法及装置

摘要

本发明涉及一种聚变堆热室清洗废气深冷精馏净化再生利用的方法及装置，包括清洗去污、固态、液态杂质过滤净化、二氧化碳深冷精馏分离、低温动力气体制备、可挥发性颗粒再生、远距离气力输送工艺6个工艺流程。利用原有清洗废气，实现放射性颗粒和残留放射性气体与清洗介质的分类收集和分离。解决了热室内放射性废物最少化的难题。保障清洗废气不作为放射性流出物污染环境的同时，还能够有效收集放射性颗粒和气态核燃料，并且使得原用清洗介质回收循环使用，在此基础之上使得二氧化碳干冰爆破清洗方案，能够成为热室内清洗污染放射性表面的首选方案，并且本工艺方案回路结构简单，容易实现，适合远程遥控操作的热室环境中。

主权项

一种聚变堆热室清洗废气深冷精馏净化再生利用方法，其特征在于实现步骤如下：（1）清洗去污工艺：将可挥发性清洗介质干冰颗粒在助推气体高压二氧化碳的助推下，喷射在待清洗表面，在碰撞待清洗表面的同时可挥发性颗粒破碎气化，撞击和挥发气化时产生的压力将清洗表面黏连附着的污染物与清洗表面分离，在密闭的清洗室内形成具有一定压力的载带着放射性颗粒的混合气体，可挥发性颗粒不断升华，使得清洗室内压力升高，之后以气流为依托，载带从污染表面清洗分离下的放射性颗粒离开清洗室，进入固态和液态杂质过滤净化工艺流程；（2）固态和液态杂质过滤净化工艺：对载带着放射性颗粒的混合气体首先进行前置除尘过滤，除去废气中的固体放射性颗粒的同时，集中收集防止其扩散，完成前置除尘过滤；再进行除油过滤处理，除去废气中夹杂的油脂类物质，之后进入微热再生气体干燥器除去混合气中的氚水蒸气，完成除水过滤，最后再经过后置除尘过滤二次过滤固态杂质；上述工艺完成后，混合气体完成了固态和液态相杂质的分离，剩下的混合气体中主要含有作为助推气体和清洗介质升华后的二氧化碳气体和需要除去的放射性核燃料氚以及微量的无害冷却剂氦和其他无害微量杂质, 包括氦气、氮气对环境无影响不属于有害物质可留存；（3）二氧化碳深冷精馏分离工艺：对经过步骤（2）的前置除尘、除油、除水和后置除尘四重过滤后的混合气体中的放射性核燃料氚送入‑50℃‑‑77℃深冷精馏塔，利用混合气体不同组分之间液化温度的差异，通过物理变化精确控制深冷精馏塔温度将液化温度最高的二氧化碳降温液化后与其他杂质气体进行分离，得到洁净的液态二氧化碳，之后进入储罐保存备用；（4）低温动力气体制备工艺：由步骤（3）分离净化后洁净液态二氧化碳经过汽化、增压形成低温高压气体，通过管路输送至高压储罐，调温后转化为‑20℃—‑50℃低温动力气体，在需要使用时作为气力输送和清洗去污工艺中的动力源推送可挥发性清洗干冰颗粒，吹扫清洗室使用；（5）可挥发性颗粒再生工艺：由步骤（3）所制备的洁净的液态二氧化碳由管路通入外冷源冷却的深冷结晶器，在结晶器内逐渐凝固成雪花状固体干冰，再由造粒机挤压成型成为干冰颗粒，即为可挥发性清洗介质干冰颗粒；（6）可挥发性颗粒远距离气力输送工艺：以步骤（4）产生的低温气体为动力源，采用气力输送的方式，将步骤（5）中制备的可挥发性颗粒清洗介质干冰颗粒远距离吹送进清洗室中的喷射器，在喷射器内再引一路由步骤（4）产生的高压助推气体混合二次加速后，喷射出喷射器，在清洗室内喷向待清洗部件的表面完成清洗任务；所述步骤（1）助推气体高压二氧化碳的压力为10‑500bar。