一種高溫氣冷堆優(yōu)化氦凈化再生系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高溫氣冷堆優(yōu)化氦凈化再生系統(tǒng)，屬于核反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫氣冷堆是以氦為冷卻劑，具有第四代核能系統(tǒng)主要特征的新型核反應(yīng)堆。在運(yùn)行過程中會有多種化學(xué)雜質(zhì)和放射性雜質(zhì)進(jìn)入一回路氦冷卻劑中，通常設(shè)置氦凈化系統(tǒng)用于控制氦冷卻劑中的化學(xué)和放射性雜質(zhì)濃度。
[0003]目前，氦凈化系統(tǒng)通常依次設(shè)置氧化銅床、分子篩床和低溫活性炭床對氦中氣體雜質(zhì)進(jìn)行凈化。其中，氧化銅床主要將氫氣、氚和一氧化碳分別氧化為水、氚水和二氧化碳，并脫除微量氧氣；分子篩床主要吸附水、氚水和二氧化碳；低溫活性炭床用于吸附氮?dú)狻⒓淄榧半?、氙等放射性核素和剩余雜質(zhì)氣體。氧化銅床、分子篩床和低溫活性炭床通常為間歇操作，通過設(shè)置的氦凈化再生系統(tǒng)為氧化銅床、分子篩床和低溫吸附床提供再生，在對分子篩床再生時(shí)收集含氚廢水并排至放射性廢液系統(tǒng)。
[0004]然而，由于氦凈化系統(tǒng)分子篩床用于同時(shí)對含氚廢水和二氧化碳吸附脫除，在分子篩床再生時(shí)含氚廢水容易在分子篩床內(nèi)滯留，從而引起分子篩對二氧化碳吸附容量的急劇下降，因此已有研究對氦凈化系統(tǒng)做出調(diào)整，通過設(shè)置水吸附床和二氧化碳吸附床取代原有的分子篩床，消除了含氚廢水對二氧化碳在分子篩上吸附性能的影響。但其再生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仍然較為復(fù)雜，一定程度上影響了再生效率。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提出一種高溫氣冷堆優(yōu)化氦凈化再生系統(tǒng)，簡化了原有氦凈化再生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使高溫氣冷堆氦凈化系統(tǒng)和氦凈化再生系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加合理和操作更加高效，并能保證高溫氣冷堆氦凈化系統(tǒng)高效運(yùn)行，對高溫氣冷堆技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0007]—種高溫氣冷堆優(yōu)化氦凈化再生系統(tǒng)，其為包括水吸附床、二氧化碳吸附床的所述氦凈化系統(tǒng)提供再生；所述氦凈化再生系統(tǒng)包括隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、水/氦冷卻器1、氣/水分離器、內(nèi)設(shè)卸放管路的抽真空裝置，及與氦凈化系統(tǒng)水吸附床相連接的旁路；由此形成水吸附床再生回路、二氧化碳吸附床再生回路；且各再生回路上均設(shè)有抽真空裝置。
[0008]優(yōu)選地，所述抽真空裝置設(shè)在氦凈化系統(tǒng)水吸附床旁路出口處。抽真空裝置優(yōu)選設(shè)在氦凈化系統(tǒng)水吸附床旁路出口處，以便于收集含氚廢水和避免高劑量含氚廢水向環(huán)境的排放。
[0009]本實(shí)用新型所述的氦凈化再生系統(tǒng)中，所述水吸附床再生回路由隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、氦凈化系統(tǒng)水吸附床、水/氦冷卻器1、氣/水分離器依次連接組成；
[0010]本實(shí)用新型所述的氦凈化再生系統(tǒng)中，所述二氧化碳吸附床再生回路由隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、氦凈化系統(tǒng)二氧化碳吸附床、水/氦冷卻器1、氣/水分離器、氦凈化系統(tǒng)水吸附床依次連接組成。
[0011]其中，水吸附床的再生流向優(yōu)選與正常凈化運(yùn)行流向相反，用于提高氦凈化系統(tǒng)水吸附床再生運(yùn)行效率，避免水吸附床中的吸附水由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)轉(zhuǎn)移。
[0012]其中，二氧化碳吸附床的再生流向優(yōu)選與正常凈化運(yùn)行流向相反，用于提高氦凈化系統(tǒng)二氧化碳吸附床再生運(yùn)行效率。其中，氦凈化系統(tǒng)水吸附床用于吸附二氧化碳吸附床再生回路中的微量水。
[0013]其中，氦凈化再生系統(tǒng)中與氦凈化系統(tǒng)水吸附床相連接的旁路，優(yōu)選地，氦凈化系統(tǒng)水吸附床旁路進(jìn)口為氦凈化系統(tǒng)水吸附床正常凈化運(yùn)行時(shí)水吸附床進(jìn)口。即氦凈化再生系統(tǒng)水吸附床旁路運(yùn)行方向與氦凈化系統(tǒng)水吸附床正常凈化運(yùn)行方向相同。
[0014]本實(shí)用新型所述的氦凈化系統(tǒng)中，所述水吸附床內(nèi)裝填對水、氚水有強(qiáng)吸附作用的吸附劑，優(yōu)選對水、氚水有強(qiáng)吸附作用的各類沸石分子篩，進(jìn)一步優(yōu)選3A、4A、5A、10X、13X等類型沸石分子篩。
[0015]本實(shí)用新型所述的氦凈化系統(tǒng)中，所述二氧化碳吸附床內(nèi)裝填對二氧化碳有強(qiáng)吸附作用的吸附劑，優(yōu)選對水、氚水和二氧化碳同時(shí)有強(qiáng)吸附作用的各類沸石分子篩，進(jìn)一步優(yōu)選4A、5A、10X、13X等類型沸石分子篩。
[0016]本實(shí)用新型所述的氦凈化再生系統(tǒng)中，在水/氦冷卻器1和氣/水分離器處還可設(shè)一帶有水/氦冷卻器2的旁路；通過隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、氦凈化系統(tǒng)二氧化碳吸附床、水/氦冷卻器2、氦凈化系統(tǒng)水吸附床依次連接組成的二氧化碳吸附床再生回路。當(dāng)二氧化碳吸附床再生時(shí)，優(yōu)選利用含有水/氦冷卻器2的再生回路，可避免水/氦冷卻器1和氣/水分離器內(nèi)的含氚廢水向二氧化碳吸附床再生回路擴(kuò)散。
[0017]本實(shí)用新型所述的氦凈化再生系統(tǒng)中，所述氦凈化系統(tǒng)還可包括氧化銅床、低溫活性炭床，相應(yīng)的所述氦凈化再生系統(tǒng)還形成氦凈化系統(tǒng)氧化銅床再生回路、氦凈化系統(tǒng)低溫活性炭床再生回路；
[0018]其中，所述氧化銅床再生回路由隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、氦凈化系統(tǒng)氧化銅床、水/氦冷卻器1和氣/水分離器依次連接組成；且在氧化銅床再生回路上設(shè)一氧氣注入裝置；當(dāng)氧化銅床再生回路有水存在時(shí)，可利用氦凈化系統(tǒng)水吸附床旁路脫除。
[0019]優(yōu)選地，利用水/氦冷卻器2旁路，由隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、氦凈化系統(tǒng)氧化銅床、水/氦冷卻器2依次連接組成氧化銅床再生回路；所述氧氣注入裝置優(yōu)選設(shè)置在氦凈化系統(tǒng)氧化銅床進(jìn)口或出口處。當(dāng)氧化銅床再生時(shí)，優(yōu)選利用含有水/氦冷卻器2的再生回路進(jìn)行再生，可避免水/氦冷卻器1和氣/水分離器內(nèi)的含氚廢水向氧化銅床再生回路擴(kuò)散。當(dāng)氧化銅床再生回路有水存在時(shí)，可利用氦凈化系統(tǒng)水吸附床旁路脫除。
[0020]其中，所述低溫活性炭床再生回路由隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、氦凈化系統(tǒng)低溫活性炭床、水/氦冷卻器1和氣/水分離器依次連接組成；當(dāng)?shù)蜏鼗钚蕴看苍偕芈酚兴嬖跁r(shí)，可利用氦凈化系統(tǒng)水吸附床旁路脫除。
[0021]優(yōu)選地，利用水/氦冷卻器2旁路，由隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、氦凈化系統(tǒng)低溫活性炭床、水/氦冷卻器2依次連接組成低溫活性炭床再生回路。當(dāng)?shù)蜏鼗钚蕴看苍偕鷷r(shí)，優(yōu)選利用含有水/氦冷卻器2的再生回路，可避免水/氦冷卻器1和氣/水分離器內(nèi)的含氚廢水向低溫活性炭床再生回路擴(kuò)散。當(dāng)?shù)蜏鼗钚蕴看苍偕芈酚兴嬖跁r(shí)，可利用氦凈化系統(tǒng)水吸附床旁路脫除。
[0022]其中，所述氧化銅床再生回路、低溫活性炭床再生回路上均設(shè)有抽真空裝置。優(yōu)選地，所述抽真空裝置設(shè)在氦凈化系統(tǒng)水吸附床旁路出口處。
[0023]采用上述氦凈化系統(tǒng)，氧化銅床正常凈化溫度為200_300°C，水吸附床和二氧化碳吸附床的正常凈化工作溫度均為5-25°C，低溫活性炭床正常凈化溫度約為-196°C。水吸附床可脫除氦中含氚廢水至0.lppm以下；二氧化碳吸附床可脫除氦中二氧化碳至0.lppm以下。
[0024]上述氦凈化再生系統(tǒng)對所述氦凈化系統(tǒng)進(jìn)行再生的方法為:當(dāng)高溫氣冷堆氦凈化系統(tǒng)水吸附床、二氧化碳吸附床及其它凈化床出口某氣體雜質(zhì)組分到達(dá)穿透點(diǎn)時(shí)，須先對氦凈化系統(tǒng)水吸附床進(jìn)行再生，再對二氧化碳吸附床及其它凈化床分別進(jìn)行再生。通過氦凈化再生系統(tǒng)與氦凈化系統(tǒng)水吸附床相連接旁路，已完成再生的氦凈化系統(tǒng)水吸附床用于氦凈化系統(tǒng)二氧化碳吸附床的再生；必要時(shí)，還可通過打開旁路連接閥門，接入氦凈化系統(tǒng)水吸附床旁路，脫除氧化銅床再生回路和低溫活性炭床再生回路中的微量水。
[0025]其中，如果氦凈化系統(tǒng)水吸附床旁路進(jìn)口為氦凈化系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)水吸附床進(jìn)口時(shí)，先進(jìn)行氦凈化系統(tǒng)水吸附床再生，然后再分別對二氧化碳吸附床及其它凈化床進(jìn)行再生，即可投入氦凈化系統(tǒng)正常運(yùn)行。如果氦凈化系統(tǒng)水吸附床旁路進(jìn)口為氦凈化系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)水吸附床出口，先進(jìn)行氦凈化系統(tǒng)水吸附床再生，然后分別進(jìn)行氦凈化系統(tǒng)氧化銅床再生、二氧化碳吸附床再生和低溫活性炭床再生，最后須重新對氦凈化系統(tǒng)水吸附床進(jìn)行再生，才能重新投入氦凈化系統(tǒng)正常運(yùn)行；否則會導(dǎo)致正常運(yùn)行時(shí)氦凈化系統(tǒng)水吸附床含氚廢水凈化濃度不達(dá)標(biāo)，從而使含氚廢水進(jìn)入二氧化碳吸附床，使氦凈化系統(tǒng)正常運(yùn)行操作惡化。本說明書對氦凈化系統(tǒng)水吸附床的再生運(yùn)行方法、氦凈化系統(tǒng)二氧化碳吸附床的再生運(yùn)行方法進(jìn)行重點(diǎn)說明。
[0026]其中，所述水吸附床再生運(yùn)行方法為:向水吸附