[发明专利]一种高效型除氚净化装置及其除氚方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种放射性废物回收净化装置，属于氚化学与氚工艺中的安全防护领域，具体涉及的是一种高效型除氚净化装置及其除氚方法。

背景技术

氚是一种战略物质，不仅价格昂贵，而且不容易获得；同时，氚是一种迁移性很强的放射性核素，它的泄漏会对环境造成污染，给人体带来很大的危害。所以，但凡是涉氚的操作，均必须执行严格的辐射防护和环境排放要求。按照目前的安全理念，氚设施应当建立三重包容系统，同时采用物理屏蔽和除氚净化相结合的方式解决氚包容有效性的问题。不论是次级包容系统（如手套箱），还是第三级包容系统都会由于氚的渗透而含氚。对含氚气氛进行净化，是建立安全生产的必要手段，同时，回收其中的氚也可以提高氚的利用效率。

然而，由于氚系统特定的用途和保密需要，氚净化系统见诸报道的文献并不多，而且也都是针对某个特定氚系统。另外，目前的除氚工艺，大多是利用活泼金属吸气剂来对氚进行回收处理，其一般只能用在惰性气体保护气氛下的除氚场合，因为在空气环境中或有其它活泼的化学元素（如氧气）存在时，金属吸气剂容易被毒化，所以金属吸气剂氚捕集工艺不能应用于含氧气氛下的除氚场合。

而随着氚实验室对氚系统安全防护的日益重视，氚净化系统的需求也不断加大，特别是当氚系统中发生氚浓度超标、甚至是氚泄漏事故状况下时，更加需要除氚净化系统快速转移和处理高浓度氚。因此，需要提供一种既能应用于多种场合下的除氚净化、又能快速处理氚系统中氚浓度超标和氚泄漏的除氚装置，但目前国内外还没有这方面的除氚净化装置。

发明内容

针对上述技术不足，本发明提供了一种高效型除氚净化装置及其除氚方法，不仅能够快速处理氚包容系统气氛中超标以及氚泄漏事故状况下的高浓氚，而且可以在惰性气体保护气氛或者含氧气氛中实现除氚净化，从而适应不同的除氚场合，提高氚的回收率，降低氚向外界的释放量，并确保环境和操作人员的安全。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高效型除氚净化装置，包括柜体、气体循环泵和储气罐，以及均设置在该柜体内的真空泵、流量控制器、催化吸气装置和内部填装有5A分子筛的吸附床；所述气体循环泵、流量控制器、催化吸气装置和吸附床通过管道依次连接并构成循环回路，所述真空泵通过第一单向阀接入到该循环回路中；所述气体循环泵通过第二单向阀与氚系统连接，所述储气罐与循环回路连接并位于气体循环泵与氚系统之间；所述催化吸气装置包括并联的催化氧化装置和合金吸附装置，其中，催化氧化装置包括依次连接的第一电磁阀、内部填装有贵金属Pt催化剂的催化床、第二电磁阀，所述合金吸附装置包括依次连接的第三电磁阀、内部填装有Zr₂Fe合金颗粒的吸气剂床、第四电磁阀；所述流量控制器同时与第一电磁阀和第三电磁阀连接，而所述吸附床则同时与第二电磁阀和第四电磁阀连接；所述催化床内部还设有衬垫，该衬垫缠绕贵金属Pt催化剂外壁一周并用于固定和防止催化剂振动；所述气体循环泵与流量控制器之间的管道上还设有补气阀门。

进一步地，所述柜体、气体循环泵和储气罐各自的底部均设有活动轮。

再进一步地，本发明还包括分别设置在所述循环回路中的原气取样阀和尾气取样阀。

再进一步地，所述催化床、吸气剂床和吸附床各自的进、出口端均设有波纹管截止阀。

更进一步地，所述真空泵、原气取样阀、尾气取样阀和储气罐上均设有压力真空规。

为防止吸附床能效较低或失效，所述吸附床为两个，并且两个吸附床通过切换阀并联连接。

作为优选，所述气体循环泵为隔膜压缩机。

基于上述结构基础，本发明还提供了该除氚净化装置的除氚方法，包括以下步骤：

惰性气体保护气氛中的除氚模式

（1）开启真空泵，对整个装置进行抽真空处理，直至装置内的真空度小于10Pa时关闭真空泵；

（2）将气体循环泵与氚系统连接；

（3）开启气体循环泵，将氚系统中的含氚气体泵入，并开启补气阀门，充入惰性气体与含氚气体混合，然后利用流量控制器调节气体的流量；

（4）同时开启第三电磁阀和吸气剂床，使在惰性气体保护气氛中的含氚气体进入到吸气剂床中，由吸气剂床对含氚气体中的氚及其氢同位素进行吸附净化；

（5）吸附完成后，开启第四电磁阀和切换阀，使气体进入到吸附床中进行脱水干燥，并排出；

（6）重复步骤（2）～（5），直至含氚气体被完全净化；

含氧气氛中的除氚模式