一種氚化水回收裝置及其實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種回收裝置，具體涉及的是一種氚化水回收裝置及其實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，氚是氫的同位素，是一種價格昂貴的戰(zhàn)略物質(zhì)，同時也是具有β放射性的核素。氚化水是氚的氧化形態(tài)，氚在有水或氧的氣氛下很容易通過氧化反應或交換反應生成氚化水；如氚工藝實驗室的除氚系統(tǒng)，為了降低氚的含量，常采用催化氧化的方法生成氚化水。另外，當發(fā)生氚泄漏事故時，氚與氣體中的水蒸汽會反應生成氚化水。
[0003]上述工況下產(chǎn)生的氚化水，通常采用分子篩吸附法進行去除，例如中國專利號為ZL201420315799.9、發(fā)明創(chuàng)造名稱為“氚化水收集裝置”的專利技術(shù)，以及中國專利號為ZL201420780775.0、發(fā)明創(chuàng)造名稱為“一種高效型除氚凈化裝置”的專利技術(shù)，都對此進行了闡述。然而，分子篩吸附飽和后，需要對分子篩進行加熱再生以恢復其吸水能力，該過程將產(chǎn)生大量的氚化水，而目前一般是采用冷凝法進行氚化水回收。該種方法是利用水蒸汽露點隨溫度下降的原理，使水蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w冰的形式進行回收，而這不但需要采用機械壓縮致冷、半導體致冷或液氮致冷的專用低溫設(shè)備，而且還需要進行冷阱工藝管道設(shè)計，防止結(jié)冰堵塞。但是這些都會導致氚化水回收系統(tǒng)的建造成本和運行成本增高，并且還會使運行控制變得復雜，可靠性不高。
[0004]由于氚的資源稀缺性，并且氚化水的生物毒性是分子態(tài)氚的25000倍，因此從環(huán)境保護和資源利用兩方面考慮，需要設(shè)計一種高效、可靠并且成本低廉的系統(tǒng)對氣體中的氚化水進行回收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種氚化水回收裝置及其實現(xiàn)方法，不但可以很好地從氣體中去除氚化水，而且具有氚化水回收的功能。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種氚化水回收裝置，包括氚化水供給裝置、第二氣體循環(huán)栗、冷凝器、氚化水存儲罐以及內(nèi)部均填裝有5Α分子篩的第一吸附床和第三吸附床；所述氚化水供給裝置與第一吸附床連接并構(gòu)成氚化水去除回路；所述第二氣體循環(huán)栗、第一吸附床、冷凝器和第三吸附床依次連接，并且第三吸附床還回連于冷凝器輸入端，使得第二氣體循環(huán)栗、第一吸附床、冷凝器、第三吸附床和冷凝器構(gòu)成一個氚化水回收回路；所述氚化水存儲罐與冷凝器輸出端連接。
[0007]具體地說，所述氚化水供給裝置包括裝有含氚化水氣體的工藝裝備，以及同時與該工藝裝備和第一吸附床連接的第一氣體循環(huán)栗；所述第一吸附床與工藝裝備連接。
[0008]作為優(yōu)選，所述工藝裝備為可以產(chǎn)生氚化水的設(shè)備或含有氚化水的設(shè)施。
[0009]為方便氣體脫除氚化水的連續(xù)操作，本發(fā)明還包括分別與第一氣體循環(huán)栗、第二氣體循環(huán)栗和冷凝器連接、并且與第一吸附床并聯(lián)的第二吸附床，該第二吸附床內(nèi)部同樣填裝有5A分子篩。
[0010]進一步地，所述第一氣體循環(huán)栗、第一吸附床和冷凝器之間通過第一三通閥連接，該第一氣體循環(huán)栗、第二吸附床和冷凝器之間通過第二三通閥連接；所述第二氣體循環(huán)栗、第一吸附床和工藝裝備之間通過第三三通閥連接，該第二氣體循環(huán)栗、第二吸附床和工藝裝備之間通過第四三通閥連接。
[0011]為方便氚化水收集的連續(xù)操作，本發(fā)明還包括分別與第二氣體循環(huán)栗和冷凝器連接、并且與第三吸附床并聯(lián)的第四吸附床，該第四吸附床內(nèi)部同樣填裝有5A分子篩。
[0012]再進一步地，所述第二氣體循環(huán)栗和第三吸附床之間通過第五三通閥連接，該第二氣體循環(huán)栗和第四吸附床之間通過第六三通閥連接；所述第三吸附床和冷凝器之間通過第七三通閥連接；所述第四吸附床和冷凝器之間通過第八三通閥連接。
[0013]更進一步地，所述第一氣體循環(huán)栗與第一吸附床和第二吸附床之間、第二氣體循環(huán)栗與第一吸附床和第二吸附床之間、第二氣體循環(huán)栗與第三吸附床和第四吸附床之間均設(shè)有流量控制器。
[0014]按照上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還提供了該氚化水回收裝置的實現(xiàn)方法，包括:
氚化水去除模式一
(1)切換第一三通閥和第三三通閥，使工藝裝備、第一氣體循環(huán)栗、第一吸附床構(gòu)成氚化水去除回路，與該回路相連的其余閥門處于關(guān)閉狀態(tài)；
(2)開啟第一氣體循環(huán)栗；
(3)工藝裝備中含有氚化水的氣體由第一氣體循環(huán)栗栗入到第一吸附床中，第一吸附床將氣體中的氚化水吸附，使氣體脫除氚化水；
(4)脫除氚化水后的氣體經(jīng)由第一吸附床返回至工藝裝備；
(5)循環(huán)步驟(3)、(4)，直至第一吸附床吸附飽和，然后切換為氚化水去除模式二繼續(xù)工作；
氚化水去除模式二
(1)在第一吸附床飽和后，切換第二三通閥和第四三通閥，使工藝裝備、第一氣體循環(huán)栗、第二吸附床構(gòu)成氚化水去除回路；同時切換第一三通閥和第三三通閥，使第一吸附床從氚化水去除回路斷開；
(2)開啟第一氣體循環(huán)栗；
(3)工藝裝備中含有氚化水的氣體由第一氣體循環(huán)栗栗入到第二吸附床中，第二吸附床將氣體中的氚化水吸附，使氣體脫除氚化水；
(4)脫除氚化水后的氣體經(jīng)由第二吸附床返回至工藝裝備；
(5)循環(huán)步驟(3)、(4)，直至第二吸附床吸附飽和；
氚化水回收模式一
(1)在氚化水去除模式二運行的同時，切換第五三通閥和第七三通閥，使第二氣體循環(huán)栗、第一吸附床、冷凝器和第三吸附床構(gòu)成氚化水回收回路；
(2)開啟第二氣體循環(huán)栗；
(3)第二氣體循環(huán)栗抽取氚化水回收裝置中的干燥氣體，并以相反的氣流方向進入到第一吸附床中，同時加熱第一吸附床，使其溫度達到300°C以上，第一吸附床中的氚化水受熱不斷解吸，形成氚化水蒸汽，然后隨著氣流進入到冷凝器中； (4)冷凝器將大部分氚化水蒸汽冷凝成氚化水，并收集到氚化水存儲罐中；同時，少部分殘留的氚化水蒸汽進入到第三吸附床中，由第三吸附床吸附，脫除氣體中的氚化水；
(5)脫除氚化水的氣體返回到管道中，并繼續(xù)由第二氣體循環(huán)栗抽入到第一吸附床中；
(6)循環(huán)步驟(3)?(5)，直至第三吸附床吸附飽和，然后切換為氚化水回收模式二繼續(xù)工作；
氚化水回收模式二
(1)在第三吸附床飽和后，切換第六三通閥和第八三通閥，使第二氣體循環(huán)栗、第一吸附床、冷凝器和第四吸附床構(gòu)成氚化水回收回路；同時切換第五三通閥和第七三通閥，使第三吸附床從氚化水回收回路斷開；
(2)開啟第二氣體循環(huán)栗；
(3)第二氣體循環(huán)栗抽取氚化水回收裝置中的干燥氣體，并以相反的氣流方向進入到第一吸附床中，床體溫度達到300°C以上，第一吸附床中的氚化水受熱不斷解吸，形成氚化水蒸汽，然后隨著氣流進入到冷凝器中；
(4)開啟第二氣體循環(huán)栗與第三吸附床和第四吸附床之間的流量控制器，使第二氣體循環(huán)栗抽取的一部分干燥氣體以相反的氣流方向進入到第三吸附床中，同時加熱第三吸附床，使其溫度達到300°C以上，第三吸附床中的氚化水受熱不斷解吸，形成氚化水蒸汽，然后隨著氣流進入到冷凝器中；
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