一種高溫氣冷堆氦凈化再生系統(tǒng)及再生方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高溫氣冷堆氦凈化再生系統(tǒng)及再生方法，屬于核反應(yīng)堆技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫氣冷堆是以石墨為慢化劑、氦為冷卻劑具有固有安全特性的先進(jìn)反應(yīng)堆。在運(yùn)行過程中會(huì)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，如一氧化碳、氫氣、二氧化碳、水、氧氣、氮?dú)?、甲烷及由燃料球裂變和堆?nèi)構(gòu)件發(fā)生熱中子活化產(chǎn)生的氣態(tài)氚及氪、氙等放射性雜質(zhì)。為使反應(yīng)堆石墨和堆內(nèi)構(gòu)件不會(huì)過量腐蝕，需控制一回路氦冷卻劑中的化學(xué)和放射性雜質(zhì)水平和放射性廢物向環(huán)境的排放。通常在高溫氣冷堆中設(shè)置一套氦凈化系統(tǒng)控制氦冷卻劑中化學(xué)和放射性氣體雜質(zhì)水平。氦凈化系統(tǒng)中通常依次設(shè)置氧化銅床、分子篩床和低溫活性炭床，其能夠?qū)ぶ谢瘜W(xué)及放射性氣體雜質(zhì)進(jìn)行凈化，并收集含氚廢水并排至放射性廢液系統(tǒng)。其中氧化銅床主要將氫氣、氚、一氧化碳分別氧化為水、氚水和二氧化碳，并脫除微量氧氣；分子篩床用于吸附水、氚水和二氧化碳；低溫活性炭床在約_196°C下用于吸附脫除氮?dú)狻⒓淄?、放射性核素氪、氙及其余氣體雜質(zhì)。氦凈化系統(tǒng)中的氧化銅床、分子篩床和低溫活性炭床均為間歇操作，當(dāng)氧化銅床、分子篩床和低溫活性炭床正常凈化出口某氣體雜質(zhì)組分到達(dá)穿透點(diǎn)時(shí)，則應(yīng)對(duì)氦凈化系統(tǒng)的整個(gè)凈化列進(jìn)行再生。
[0003]然而，現(xiàn)有的氦凈化系統(tǒng)和氦凈化再生系統(tǒng)存在氦凈化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間短、氦凈化系統(tǒng)低溫氦/氦熱交換器處凍堵及含氚廢水向氧化銅床和低溫活性炭床再生回路擴(kuò)散的問題。因此，有必要對(duì)現(xiàn)有的氦凈化再生系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以更好的對(duì)氦凈化系統(tǒng)的整個(gè)凈化列進(jìn)行再生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有氦凈化再生系統(tǒng)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種高溫氣冷堆氦凈化再生系統(tǒng)，通過新增水/氦冷卻器2與原水/氦冷卻器I和氣/水分離器并聯(lián)旁路，可避免含氚廢水向氧化銅床和低溫活性炭床再生回路擴(kuò)散；并提供再生運(yùn)行方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)氦凈化系統(tǒng)氧化銅床、分子篩床和低溫活性炭床凈化設(shè)備的高效再生，解決氦凈化系統(tǒng)低溫氦/氦熱交換器凍堵問題并延長(zhǎng)高溫氣冷堆氦凈化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，保證高溫氣冷堆氦凈化系統(tǒng)的尚效運(yùn)tx。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種高溫氣冷堆氦凈化再生系統(tǒng)，包括隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、水/氦冷卻器1、氣/水分離器、輔助水吸附床、內(nèi)設(shè)卸放管路的抽真空裝置；其中，在輔助水吸附床處還設(shè)一芳路；
[0007]通過各裝置可形成氦凈化系統(tǒng)氧化銅床的再生回路、氦凈化系統(tǒng)分子篩床的再生回路、輔助水吸附床的再生回路、氦凈化系統(tǒng)低溫活性炭床的再生回路；
[0008]其中，所述氧化銅床的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I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)，可利用輔助水吸附床脫除。
[0009]其中，所述分子篩床的再生回路由隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、氦凈化系統(tǒng)分子篩床、水/氦冷卻器1、氣/水分離器和輔助水吸附床依次連接組成；
[0010]其中，所述輔助水吸附床的再生回路由隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、輔助水吸附床、水/氦冷卻器1、氣/水分離器依次連接組成；
[0011]其中，所述低溫活性炭床的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I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)，可利用輔助水吸附床脫除。
[0012]其中，所述氧化銅床再生回路、分子篩床再生回路、輔助水吸附床再生回路、低溫活性炭床再生回路上均設(shè)有抽真空裝置。
[0013]本發(fā)明利用四個(gè)再生回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)氦凈化系統(tǒng)氧化銅床、分子篩床和低溫活性炭床凈化設(shè)備的高效再生，解決氦凈化系統(tǒng)低溫氦/氦熱交換器凍堵問題并延長(zhǎng)高溫氣冷堆氦凈化系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間，保證高溫氣冷堆氦凈化系統(tǒng)的高效運(yùn)行。
[0014]本發(fā)明所述的再生系統(tǒng)中，在水/氦冷卻器I和氣/水分離器處還可設(shè)一帶有水/氦冷卻器2的旁路，并由此得到由隔膜壓縮機(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；利用水/氦冷卻器2的旁路，還可得到由隔膜壓縮機(jī)、電加熱器、氦凈化系統(tǒng)低溫活性炭床、水/氦冷卻器2依次連接組成的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I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)，可利用輔助水吸附床脫除。
[0015]本發(fā)明所述的再生系統(tǒng)中，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I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)，可利用輔助水吸附床脫除。
[0016]本發(fā)明所述的再生系統(tǒng)中，所述抽真空裝置優(yōu)選設(shè)在輔助水吸附床出口處，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。
[0017]本發(fā)明所述的再生系統(tǒng)中，分子篩床的再生流向優(yōu)選與正常凈化運(yùn)行流向相反，用于提高氦凈化系統(tǒng)分子篩床再生運(yùn)行效率，避免分子篩床中的吸附水由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)轉(zhuǎn)移。
[0018]本發(fā)明所述的再生系統(tǒng)中，所述輔助水吸附床用于脫除水和氚水，所裝填的吸附劑對(duì)水、氚水具有強(qiáng)吸附力。
[0019]在本發(fā)明所述的再生系統(tǒng)中，所述輔助水吸附床優(yōu)選裝填3A、4A、5A、10X、13X等各類型沸石分子篩吸附劑。
[0020]本發(fā)明還提供一種利用上述氦凈化再生系統(tǒng)的再生方法，當(dāng)高溫氣冷堆氦凈化系統(tǒng)氧化銅床、分子篩床和低溫活性炭床出口某氣體雜質(zhì)組分到達(dá)穿透點(diǎn)時(shí)，須對(duì)氦凈化系統(tǒng)氧化銅床、分子篩床和低溫活性炭床分別進(jìn)行再生。
[0021]其中，氦凈化系統(tǒng)分子篩床再生的具體步驟為:a)分子篩床含氚廢水的轉(zhuǎn)移、b)輔助水吸附床再生及分子篩床二氧化碳脫附。
[0022]其中，所述a)分子篩床含氚廢水的轉(zhuǎn)移具體為:形成分子篩床再生回路，并向分子篩床再生回路充氦至低壓，啟動(dòng)氦凈化再生系統(tǒng)隔膜壓縮機(jī)，然后啟動(dòng)氦凈化再生系統(tǒng)電加熱器；氦氣在氦凈化再生系統(tǒng)隔膜壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)下，經(jīng)過氦凈化再生系統(tǒng)電加熱器，使分子篩床在高溫條件下再生，從分子篩床出來的熱氦氣進(jìn)入氦凈化再生系統(tǒng)水/氦冷卻器I冷卻降溫后進(jìn)入氦凈化再生系統(tǒng)氣/水分離器，飽和含氚廢水在氣/水分離器中冷凝收集，不飽和含氚廢水進(jìn)入輔助水吸附床被吸附；使氦凈化系統(tǒng)分子篩床中的含氚廢水轉(zhuǎn)移至氦凈化再生系統(tǒng)氣/水分離器和輔助水吸附床中。
[0023]其中，優(yōu)選地，在分子篩床含氚廢水轉(zhuǎn)移過程中，所述低壓條件為
0.5MPa-0.75MPa ;所述分子篩床再生溫度為200_350°C;所述氦凈化再生系統(tǒng)水/氦冷卻器將氦氣降溫至5 °C -25 °C。
[0024]在分子篩床含氚廢水轉(zhuǎn)移步驟中，二氧化碳會(huì)同時(shí)從分子篩床脫附，引起分子篩床再生回路壓力升高，此時(shí)要及時(shí)進(jìn)行再生回路排氣泄壓操作，為避免高劑量含氚廢水向環(huán)境的排放，須從輔助水吸附床出口進(jìn)行排氣泄壓