氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)，通過對加熱解析裝置中待去污金屬加熱的同時(shí)，通入氣體進(jìn)行交換載帶，去污產(chǎn)生的氚混合尾氣根據(jù)污染金屬附著油污、氚污染程度不同進(jìn)行不同處理，實(shí)現(xiàn)去污氚混合尾氣的吸附凈化達(dá)標(biāo)排放或回收再利用；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了氚污染金屬的快速去污，滿足氚污染金屬的污染降級或恢復(fù)再使用功能，通過三級過濾吸附解決了系統(tǒng)管道易于堵塞問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高活度濃度氚的凈化回收再利用，降低了氚工藝現(xiàn)場工作人員的攝入劑量和環(huán)境排放量；適用于核電站、氚靶生產(chǎn)、中子發(fā)生器生產(chǎn)、核設(shè)施退役及聚變能源研究等場所產(chǎn)生的氚污染金屬的去污凈化和氚的回收。
【專利說明】
氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于輻射防護(hù)與環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)外涉及到氣操作的設(shè)施都會產(chǎn)生一定量的氣污染金屬，如不銹鋼管線、閥門等。目前，國內(nèi)外對氚污染金屬的普遍處理方法是先去污，根據(jù)去污的測量結(jié)果再進(jìn)行物件的分類處理或再利用。但是考慮到氚是重要的戰(zhàn)略資源，需要進(jìn)行氚的分離回收。另外由于氚在空氣中主要以氚化水和氚氣的形態(tài)存在，在常溫、常壓、正常濕度下，大約60天左右會有一半HT轉(zhuǎn)化為HTO，而HTO的吸入危害是氣態(tài)氚的1.0 X 14倍，HTO還能通過皮膚吸收進(jìn)入體內(nèi)。因此基于HT和HTO的放射性危害和戰(zhàn)略重要性，在輻射防護(hù)中，氚污染金屬快速去污凈化分離回收利用日益受到重視。
[0003]目前，針對氚污染金屬表面的快速去污方法主要為擦拭去污，即通過蘸取1:3的丙三醇/無水乙醇混合溶液對污染表面進(jìn)行擦拭。該去污方法存在問題是經(jīng)過表面擦拭去污后氚的表面污染會隨著時(shí)間升高，尤其是氚污染金屬污染放置時(shí)間久污染程度高時(shí)，擦拭去污只能去除部分污染，無法實(shí)現(xiàn)高效率去污。
[0004]國內(nèi)外的氚污染加熱去污研究報(bào)道表明加熱是對各種污染的金屬、陶瓷元件和石墨磚的氚去除最有效手段。加熱爐通常的額定工作溫度為350°C?500°C。氚加熱爐去污系統(tǒng)已經(jīng)非常成功地用于小元件表面和近表面氚的去除。普林斯頓大學(xué)等離子體物理實(shí)驗(yàn)室(PPPL)發(fā)明的 “Oxidative Tritium Decontaminat1n System” 加熱氧化去污系統(tǒng)，采用該去污系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)性去污驗(yàn)證試驗(yàn)測得氚的去污因子(DH大于100，實(shí)現(xiàn)了高的去污效率，但其去污過程中不考慮氚的凈化回收利用。而在實(shí)際應(yīng)用中，一方面去污的污染金屬往往帶有其他的表面污染如油污、油漆會隨著加熱而揮發(fā)出來在管道中逐漸沉積而堵塞管道，另外一方面氚活度濃度高時(shí)要考慮回收利用。因此，實(shí)際去污中需要考慮氚的分離吸附凈化，以避免系統(tǒng)管道堵塞，并在線監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)氚的回收再利用和達(dá)標(biāo)排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)，其特點(diǎn)是:所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)的氣體引入裝置、加熱解析裝置、在線測量裝置1、氣動閥IV、抽氣栗1、催化氧化器、分子篩收集裝置、氣動閥1、抽氣栗π、氣動閥π、在線測量裝置π、氣動閥m、尾氣排放管道通過管道順序連接；
所述的氣動閥IV為三通，入口為在線測量裝置I，出口的一路與抽氣栗I相連，出口的另一路與吸附過濾器、過濾分離器、吸附過濾床、氣動閥V、氣體收集裝置通過管道順序連接；所述的氣動閥V為三通，入口為吸附過濾床，出口的一路與氣體收集裝置相連，出口的另一路與抽氣栗I相連； 所述的氣動閥m為三通，入口為在線測量裝置π (9)，出口的一路與尾氣排放管道相連，出口的另一路與催化氧化器相連；
所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)的A工作過程如下:
Al.在氚加熱解析裝置中加熱氚污染金屬，氚污染金屬表面的污染物氣化成氣體I; Α2.在氣體引入裝置中通入氣體Π ;
A3.氣體I和氣體Π的混合氣體I進(jìn)入在線測量裝置I，在線測量裝置I測量混合氣體I中氚的濃度，氚的濃度< 19BqAJt，抽氣栗I帶動氣體I和氣體Π的混合氣體進(jìn)入催化氧化器、分子篩收集裝置、氣動閥1、抽氣栗Π、氣動閥Π進(jìn)行凈化處理，得到混合氣體Π ;
Α4.在線測量裝置Π測量混合氣體Π的氚濃度，氚濃度< 17BqAJt，混合氣體Π排放至空氣中；氚>107Bq/L，混合氣體Π通過氣動閥ΙΠ進(jìn)入催化氧化器、分子篩收集裝置、氣動閥1、抽氣栗Π、氣動閥Π、在線測量裝置Π重復(fù)凈化處理直至混合氣體Π中的氚濃度<107Bq/L時(shí)排放至空氣中；
所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)的B工作過程如下:
B1.在氚污染金屬表面附著油污、油漆時(shí)，在氚加熱解析裝置中加熱氚污染金屬，氚污染金屬表面的污染物氣化成氣體I;
B2.在氣體引入裝置中通入氣體Π ;
B3.氣體I和氣體Π的混合氣體I順序進(jìn)入在線測量裝置I，在線測量裝置I測量混合氣體I中氚的濃度，氚的濃度< 19BqAJt，混合氣體I進(jìn)入氣動閥IV，同時(shí)打開氣動閥IV與吸附過濾器的出口和吸附過濾床與抽氣栗I的出口，混合氣體I經(jīng)吸附過濾器、過濾分離器、吸附過濾床、氣動閥V進(jìn)入抽氣栗1、催化氧化器、分子篩收集裝置、氣動閥1、抽氣栗Π、氣動閥π進(jìn)行凈化處理，得到混合氣體Π ;
B4.在線測量裝置Π測量混合氣體Π的氚濃度，氚濃度< 107Bq/L時(shí)，混合氣體Π排放至空氣中；氚>107Bq/L，混合氣體Π通過氣動閥ΙΠ進(jìn)入催化氧化器、分子篩收集裝置、氣動閥1、抽氣栗Π、氣動閥Π、在線測量裝置Π重復(fù)凈化處理直至混合氣體Π中的氚濃度<107Bq/L時(shí)排放至空氣中；
所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)的C工作過程如下:
Cl.在氚加熱解析裝置中加熱氚污染金屬，氚污染金屬表面的污染物氣化成氣體I;
C2.在氣體引入裝置中通入氣體Π;
C3.氣體I和氣體Π的混合氣體I順序進(jìn)入在線測量裝置I，在線測量裝置I測量混合氣體I中氚的濃度，氚的濃度> 19BqAJt，混合氣體I進(jìn)入氣動閥IV，同時(shí)打開氣動閥IV與吸附過濾器的出口和吸附過濾床與氣體收集裝置的出口，在氣體收集裝置中收集混合氣體I。
[0007]所述的加熱解析裝置上連接光源引入裝置，光源引入裝置發(fā)射紫外光或激光，通過加熱解析裝置表面安裝的光學(xué)玻璃窗照射加熱解析裝置中放置的氚污染金屬。
[0008]所述的分子篩收集裝置為密封容器，容器中放置親水性分子篩。
[0009]所述的吸附過濾器、過濾分離器、吸附過濾床之間采用不銹鋼管道連接。
[0010]所述的在線測量裝置I和在線測量裝置Π中的電離室為流氣式測氚電離室。
[0011]所述的氣體引入裝置的一種為高壓氣瓶，高壓氣瓶中引入空氣、氬氣、臭氧、氫氣或加濕空氣中的一種，所述的氣體引入裝置的另一種為氣體發(fā)生裝置，氣體發(fā)生裝置產(chǎn)生臭氧、氫氣或加濕空氣中的一種。
[0012]所述的催化氧化器為裝填Pt無機(jī)疏水催化劑的催化反應(yīng)器，所述的Pt無機(jī)疏水催化劑為含Pt ^ 1.0%的氧化鋁催化劑。
[0013]所述的管道為EP級不銹鋼管道。
[0014]本發(fā)明的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)，通過對加熱解析裝置中待去污金屬加熱的同時(shí)，通入氣體進(jìn)行交換載帶，去污產(chǎn)生的氚混合尾氣根據(jù)污染金屬附著油污、氚污染程度不同進(jìn)行不同處理，實(shí)現(xiàn)氚混合尾氣的吸附凈化達(dá)標(biāo)排放或回收再利用;本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了氚污染金屬的快速去污，滿足氚污染金屬的污染降級或恢復(fù)再使用功能，通過三級過濾吸附解決了管道易于堵塞問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高活度濃度氚的凈化回收再利用，適用于核電站、氚靶生產(chǎn)、中子發(fā)生器生產(chǎn)、核設(shè)施退役及聚變能源研究等場所產(chǎn)生的氚污染金屬的去污凈化和氚的回收。
【附圖說明】
[0015]圖1為氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)示意圖；
圖中，1.加熱解析裝置2.在線測量裝置I 3.抽氣栗I 4.催化氧化器5.分子篩收集裝置6.氣動閥I 7.抽氣栗Π 8.氣動閥Π 9.在線測量裝置Π 10.氣動閥ΙΠ 11.氣體收集裝置12.過濾分離器13.吸附過濾器14.吸附過濾床15.尾氣排放管道16.氣體引入裝置17.光源引入裝置18氣動閥IV 19氣動閥V。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)的氣體引入裝置16、加熱解析裝置1、在線測量裝置12、氣動閥IV18、抽氣栗13、催化氧化器4、分子篩收集裝置5、氣動閥16、抽氣栗Π 7、氣動閥Π 8、在線測量裝置Π 9、氣動閥ΙΠ10、尾氣排放管道15通過管道順序連接；
所述的氣動閥IV18為三通，入口為在線測量裝置I，出口的一路與抽氣栗13相連，出口的另一路與吸附過濾器13、過濾分離器12、吸附過濾床14、氣動閥V19、氣體收集裝置11通過管道順序連接；
所述的氣動閥V19為三通，A 口為入口為吸附過濾床，出口的一路與氣體收集裝置11相連，出口的另一路與抽氣栗13相連；
所述的氣動閥m 10為三通，A 口為在線測量裝置π 9，出口的一路與尾氣排放管道15相連，出口的另一路與催化氧化器4相連；
所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)的A工作過程如下:
Al.在氚加熱解析裝置I中加熱氚污染金屬，氚污染金屬表面的污染物氣化成氣體I; A2.在氣體引入裝置16中通入氣體Π ;
A3.氣體I和氣體Π的混合氣體I進(jìn)入在線測量裝置12，在線測量裝置12測量混合氣體I中氚的濃度，氚的濃度(109Bq/L時(shí)，抽氣栗13帶動氣體I和氣體Π的混合氣體進(jìn)入催化氧化器4、分子篩收集裝置5、氣動閥16、抽氣栗Π 7、氣動閥Π 8進(jìn)行凈化處理，得到混合氣體Π ;
A4.在線測量裝置Π9測量混合氣體Π的氚濃度，氚濃度<107Bq/L時(shí)，混合氣體Π排放至空氣中；氚的濃度>107Bq/L時(shí)，混合氣體Π通過氣動閥ΙΠ10進(jìn)入催化氧化器4、分子篩收集裝置5、氣動閥16、抽氣栗Π 7、氣動閥Π 8、在線測量裝置Π 9重復(fù)凈化處理直至混合氣體Π中的氚濃度<107Bq/L時(shí)排放至空氣中；
所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)的B工作過程如下:
B1.在氚污染金屬表面附著油污等時(shí)，在氚加熱解析裝置I中加熱氚污染金屬，氚污染金屬表面的污染物氣化成氣體I;
B2.在氣體引入裝置16中通入氣體Π ;
B3.氣體I和氣體Π的混合氣體I順序進(jìn)入在線測量裝置12，在線測量裝置12測量混合氣體I中氚的濃度，氚的濃度<109Bq/L時(shí)，混合氣體I進(jìn)入氣動閥IV18，同時(shí)打開氣動閥IV18與吸附過濾器13的出口和吸附過濾床14與抽氣栗13的出口，混合氣體I經(jīng)吸附過濾器13、過濾分離器12、吸附過濾床14、氣動閥V19進(jìn)入抽氣栗13、催化氧化器4、分子篩收集裝置5、氣動閥16、抽氣栗Π 7、氣動閥Π 8進(jìn)行凈化處理，得到混合氣體Π ;
B4.在線測量裝置Π 9測量混合氣體Π的氚濃度，氚的活度濃度< 17BqAJt，混合氣體Π排放至空氣中；氚的活度濃度> 107Bq/L，混合氣體Π通過氣動閥ΙΠ1進(jìn)入催化氧化器4、分子篩收集裝置5、氣動閥16、抽氣栗Π 7、氣動閥Π 8、在線測量裝置Π 9重復(fù)凈化處理直至混合氣體Π中的氚的活度濃度<107Bq/L時(shí)排放至空氣中；
所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)的C工作過程如下:
Cl.在氚加熱解析裝置I中加熱氚污染金屬，氚污染金屬表面的污染物氣化成氣體I; C2.在氣體引入裝置16中通入氣體Π ;
C3.氣體I和氣體Π的混合氣體I順序進(jìn)入在線測量裝置12，在線測量裝置12測量混合氣體I中氚的濃度，氚的活度濃度> 19BqAJt，混合氣體I進(jìn)入氣動閥IV18，同時(shí)打開氣動閥IV18與吸附過濾器13的出口和吸附過濾床14與氣體收集裝置11的出口，在氣體收集裝置11中收集混合氣體I。
[0018]所述的加熱解析裝置I上連接光源引入裝置17，光源引入裝置17發(fā)射紫外光或激光，通過加熱解析裝置I表面安裝的光學(xué)玻璃窗照射加熱解析裝置I中放置的氚污染金屬。
[0019]所述的分子篩收集裝置5為密封容器，容器中放置親水性分子篩。
[0020]所述的吸附過濾器13、過濾分離器12、吸附過濾床14之間采用不銹鋼管道連接。
[0021]所述的在線測量裝置12和在線測量裝置Π9中的電離室為流氣式測氚電離室。
[0022]所述的氣體引入裝置16的一種為高壓氣瓶，高壓氣瓶中引入空氣、氬氣、臭氧、氫氣或加濕空氣中的一種，所述的氣體引入裝置16的另一種為氣體發(fā)生裝置，氣體發(fā)生裝置產(chǎn)生臭氧、氫氣或加濕空氣中的一種。
[0023]所述的催化氧化器4為裝填Pt無機(jī)疏水催化劑的催化反應(yīng)器，所裝填的Pt無機(jī)疏水催化劑為含Pt ^ 1.0%的氧化鋁催化劑。
[0024]所述的管道為EP級不銹鋼管道。
[0025]本發(fā)明不局限于上述【具體實(shí)施方式】，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從上述構(gòu)思出發(fā)，不經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動，所作出的種種變換，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)，其特征在于:所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)的氣體引入裝置(16)、加熱解析裝置(1)、在線測量裝置1(2)、氣動閥IV(18)、抽氣栗1(3)、催化氧化器(4)、分子篩收集裝置(5)、氣動閥1(6)、抽氣栗Π (7)、氣動閥Π (8)、在線測量裝置Π (9)、氣動閥m(10)、尾氣排放管道(15)通過管道順序連接； 氣動閥IV( 18)為三通，入口為在線測量裝置1(2)，出口的一路與抽氣栗1(3)相連，出口的另一路與吸附過濾器(13)、過濾分離器(12)、吸附過濾床(14)、氣動閥V (19)、氣體收集裝置(11)通過管道順序連接； 氣動閥V (19)為三通，入口為吸附過濾床(14)，出口的一路與氣體收集裝置(11)相連，出口的另一路與抽氣栗1(3)相連； 氣動閥ΠΚ10)為三通，入口為在線測量裝置Π (9)，出口的一路與尾氣排放管道(15)相連，出口的另一路與催化氧化器(4)相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)，其特征在于:所述的加熱解析裝置(I)上連接光源引入裝置(17)，光源引入裝置(17)發(fā)射紫外光或激光，通過加熱解析裝置(I)表面安裝的光學(xué)玻璃窗照射加熱解析裝置(I)中放置的氚污染金屬。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)，其特征在于:所述的分子篩收集裝置(5)為密封容器，容器中放置親水性分子篩。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)，其特征在于:所述的吸附過濾器(13)、過濾分離器(12)、吸附過濾床(14)之間采用不銹鋼管道連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)，其特征在于:所述的在線測量裝置1(2)和在線測量裝置Π (9)中的電離室為流氣式測氚電離室。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)，其特征在于:所述的氣體引入裝置(16)的一種為高壓氣瓶，高壓氣瓶中引入空氣、氬氣、臭氧、氫氣或加濕空氣中的一種，所述的氣體引入裝置(16)的另一種為氣體發(fā)生裝置，氣體發(fā)生裝置產(chǎn)生臭氧、氫氣或加濕空氣中的一種。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)，其特征在于:所述的催化氧化器為裝填Pt無機(jī)疏水催化劑的催化反應(yīng)器，所述的Pt無機(jī)疏水催化劑為含Pt多1.0%的氧化鋁催化劑。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氚污染金屬去污凈化及氚回收系統(tǒng)，其特征在于:連接管道為EP級不銹鋼管道。
【文檔編號】B01D59/26GK106076118SQ201610699958
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月23日 公開號201610699958.3, CN 106076118 A, CN 106076118A, CN 201610699958, CN-A-106076118, CN106076118 A, CN106076118A, CN201610699958, CN201610699958.3
【發(fā)明人】謝云, 石正坤, 杜陽, 但貴萍, 成瓊
【申請人】中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所