[发明专利]一种用于铅基快堆或ADS次临界系统中去除210Po的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及核能领域，尤其涉及一种用于铅基快堆或ADS次临界系统中去除²¹⁰Po的方法和装置。

背景技术

钋在1898年由法国居里夫人及丈夫皮埃尔·居里在处理铀矿时发现的一种新化学元素。其英文名称是Polonium(符号为Po)，原子序数为84，共有25个同位素，质量数由192至218，且都具有放射性，²¹⁰Po是其中的一个核素。钋是一种银白色的金属，能在黑暗中发光，其密度9.4g/cm³，熔、沸点分别为254℃、962℃。钋能够溶于浓硫酸、硝酸、稀盐酸、王水和稀氢氧化钾溶液。

²¹⁰Po属于极毒的放射性核素，其物理半衰期为138.4天，它衰变是释放一个α粒子，其能量高达5.3MeV，衰变热为140W/g，衰变产物为稳定的²⁰⁶Po。其衰变的α粒子在空气中的射程很短，不能穿透纸或皮肤，因此它不会在人的体外构成外照射危险。但是它的电离能力很强，假如通过吸入、误食或经过皮肤接触摄入体内，就会导致体内污染、中毒或急性放射病。在短时间内如果人体内的针吸收剂量达到4Gy时即可造成致命危害。

在铅铋或铅冷却剂中，主要是以下三种途径产生放射性²¹⁰Po：

在一个²⁰⁹Bi原子核上

在一个²⁰⁸Pb原子核上，如果铋含量至少达10-2％(质量)，应考虑钋反应性的贡献

因此，对于²⁰⁹Bi反应，考虑Pb-Bi中合金中钋的反应性，如果未设置除钋 系统，钋反应性可达到10居里/公斤。

IPPE的实验数据表明，在液态铅铋中，钋产生后会很快与铅反应，生成化学性质稳定的化合物钋化铅(PbPo)。实验数据表明，99.8％的钋以PbPo的形态存在，仅有不到0.2％的钋以单质的形态(Po)存在于液态LBE中。由于钋具有很强的挥发性，因此，在高温条件下，钋会从液态铅铋冷却剂中挥发进入上方的覆盖气体(Ar)中，从而使得覆盖气体中积累一定量的放射性钋。由于覆盖气体具有一定的泄露率，在正常工况下，每天都会有一定量的氩气从堆内释放到堆外，进而使得一定量放射性²¹⁰Po的进入堆顶屏蔽室和厂房内，最终会被排放进入大气。

由于放射性²¹⁰Po具有剧毒性和强挥发性，铅基快堆和ADS次临界装置放射性钋防护问题是最为棘手的难题，目前国际上开展了一些机理研究，针对工业规模的²¹⁰Po浓度处理和去除还未有人公开发表专利和论文，目前还没有一种方法是可以非常理想的解决钋的净化问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于铅基快堆或ADS次临界系统中去除²¹⁰Po的方法和装置，能够使冷却剂中²¹⁰Po的浓度低于NRC标准限值以下，解决铅基快堆或ADS次临界系统中关键技术难点，保护人员免遭²¹⁰Po放射性危害；同时能够过滤流体中的其它杂质，安全稳定，应用范围广泛，高效环保。

为了解决上述技术问题，本发明的实施例提供了一种用于铅基快堆或ADS次临界系统中去除²¹⁰Po的方法，包括以下步骤：通过主要由稀土过滤膜和物理过滤膜相结合组成的稀土过滤装置过滤气体中²¹⁰Po气溶胶或冷却剂中²¹⁰Po，使冷却剂和气体中²¹⁰Po的浓度分别低于国际放射性防治标准值；稀土过滤膜和物理过滤膜相结合使用喷涂、植入、晶体生长、电沉积、填充和/或弥散方式中的至少一种结合方式或是所述稀土过滤膜和所述物理过滤膜通过粘合剂连接，用以保证气体和/或液体具有较好的通过率，同时过滤气体和/或液体中的其它杂质。

其中，物理过滤膜包括：陶瓷过滤、玻璃纤维、二氧化硅过滤、滤布、深床滤器、金属过滤器以及蜂窝式过滤器中的任一种过滤结构。

其中，稀土过滤膜的成分包括：纯稀土、氧化物稀土以及氢氧化物稀土中 的至少一种组分。

其中，稀土过滤膜中稀土组分的形状为粉末状、棒状、板状以及颗粒状中的至少一种形状。