一种高温气冷堆氦净化再生系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种高温气冷堆氦净化再生系统。所述再生系统包括隔膜压缩机、电加热器、水/氦冷却器1、气/水分离器、辅助水吸附床、内设卸放管路的抽真空装置；其中，在辅助水吸附床处还设一旁路；通过各装置形成：氦净化系统氧化铜床的再生回路、氦净化系统分子筛床的再生回路、辅助水吸附床的再生回路、氦净化系统低温活性炭床的再生回路，且氧化铜床再生回路上设一氧气注入装置；通过四个再生回路，实现对氦净化系统氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床净化设备的高效再生，解决氦净化系统低温氦/氦热交换器冻堵问题并延长高温气冷堆氦净化系统运行时间，保证高温气冷堆氦净化系统的高效运行。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种高温气冷堆氦净化再生系统，属于核反应堆

技术介绍
高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦为冷却剂具有固有安全特性的先进反应堆。在运行过程中会有多种化学杂质和放射性杂质进入一回路氦冷却剂中，如一氧化碳、氢气、二氧化碳、水、氧气、氮气、甲烷及由燃料球裂变和堆内构件发生热中子活化产生的气态氚及氪、氙等放射性杂质。为使反应堆石墨和堆内构件不会过量腐蚀，需控制一回路氦冷却剂中的化学和放射性杂质水平和放射性废物向环境的排放。通常在高温气冷堆中设置一套氦净化系统控制氦冷却剂中化学和放射性气体杂质水平。氦净化系统中通常依次设置氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床，其能够对氦中化学及放射性气体杂质进行净化，并收集含氚废水并排至放射性废液系统。其中氧化铜床主要将氢气、氚、一氧化碳分别氧化为水、氚水和二氧化碳，并脱除微量氧气；分子筛床用于吸附水、氚水和二氧化碳；低温活性炭床在约_196°C下用于吸附脱除氮气、甲烷、放射性核素氪、氙及其余气体杂质。氦净化系统中的氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床均为间歇操作，当氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床正常净化出口某气体杂质组分到达穿透点时，则应对氦净化系统的整个净化列进行再生。然而，现有的氦净化系统和氦净化再生系统存在氦净化系统运行时间短、氦净化系统低温氦/氦热交换器处冻堵及含氚废水向氧化铜床和低温活性炭床再生回路扩散的问题。因此，有必要对现有的氦净化再生系统进行改进，以更好的对氦净化系统的整个净化列进行再生。
技术实现思路
为了解决现有氦净化再生系统存在的上述问题，本技术提供一种高温气冷堆氦净化再生系统，通过新增水/氦冷却器2与原水/氦冷却器I和气/水分离器并联旁路，可避免含氚废水向氧化铜床和低温活性炭床再生回路扩散；并提供再生运行方法，实现对氦净化系统氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床净化设备的高效再生，解决氦净化系统低温氦/氦热交换器冻堵问题并延长高温气冷堆氦净化系统运行时间，保证高温气冷堆氦净化系统的高效运行。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案:一种高温气冷堆氦净化再生系统，包括隔膜压缩机、电加热器、水/氦冷却器1、气/水分离器、辅助水吸附床、内设卸放管路的抽真空装置；其中，在辅助水吸附床处还设一芳路；通过各装置可形成氦净化系统氧化铜床的再生回路、氦净化系统分子筛床的再生回路、辅助水吸附床的再生回路、氦净化系统低温活性炭床的再生回路；其中，所述氧化铜床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统氧化铜床、水/氦冷却器I和气/水分离器依次连接组成；且在氧化铜床再生回路上设一氧气注入装置；当氧化铜床再生回路有水存在时，可利用辅助水吸附床脱除。其中，所述分子筛床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统分子筛床、水/氦冷却器1、气/水分离器和辅助水吸附床依次连接组成；其中，所述辅助水吸附床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、辅助水吸附床、水/氦冷却器1、气/水分离器依次连接组成；其中，所述低温活性炭床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统低温活性炭床、水/氦冷却器I和气/水分离器依次连接组成；当低温活性炭床再生回路有水存在时，可利用辅助水吸附床脱除。其中，所述氧化铜床再生回路、分子筛床再生回路、辅助水吸附床再生回路、低温活性炭床再生回路上均设有抽真空装置。本技术利用四个再生回路，实现对氦净化系统氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床净化设备的高效再生，解决氦净化系统低温氦/氦热交换器冻堵问题并延长高温气冷堆氦净化系统运行时间，保证高温气冷堆氦净化系统的高效运行。本技术所述的再生系统中，在水/氦冷却器I和气/水分离器处还可设一带有水/氦冷却器2的旁路，并由此得到由隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统氧化铜床、水/氦冷却器2依次连接组成氧化铜床再生回路；利用水/氦冷却器2的旁路，还可得到由隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统低温活性炭床、水/氦冷却器2依次连接组成的低温活性炭床再生回路。当低温活性炭床再生时，优选利用含有水/氦冷却器2的再生回路，可避免水/氦冷却器I和气/水分离器内的含氚废水向低温活性炭床再生回路扩散。当低温活性炭床再生回路有水存在时，可利用辅助水吸附床脱除。本技术所述的再生系统中，所述氧气注入装置优选设置在氦净化系统氧化铜床进口或出口处。当氧化铜床再生时，优选利用含有水/氦冷却器2的再生回路进行再生，可避免水/氦冷却器I和气/水分离器内的含氚废水向氧化铜床再生回路扩散。当氧化铜床再生回路有水存在时，可利用辅助水吸附床脱除。本技术所述的再生系统中，所述抽真空装置优选设在辅助水吸附床出口处，以便于收集含氚废水和避免高剂量含氚废水向环境的排放。本技术所述的再生系统中，分子筛床的再生流向优选与正常净化运行流向相反，用于提高氦净化系统分子筛床再生运行效率，避免分子筛床中的吸附水由高浓度区向低浓度区转移。本技术所述的再生系统中，所述辅助水吸附床用于脱除水和氚水，所装填的吸附剂对水、氚水具有强吸附力。在本技术所述的再生系统中，所述辅助水吸附床优选装填3A、4A、5A、10X、13X等各类型沸石分子筛吸附剂。利用本技术所述氦净化再生系统的再生方法为，当高温气冷堆氦净化系统氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床出口某气体杂质组分到达穿透点时，须对氦净化系统氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床分别进行再生。其中，氦净化系统分子筛床再生的具体步骤为:a)分子筛床含氚废水的转移、b)辅助水吸附床再生及分子筛床二氧化碳脱附。其中，所述a)分子筛床含氚废水的转移具体为:形成分子筛床再生回路，并向分子筛床再生回路充氦至低压，启动氦净化再生系统隔膜压缩机，然后启动氦净化再生系统电加热器；氦气在氦净化再生系统隔膜压缩机驱动下，经过氦净化再生系统电加热器，使分子筛床在高温条件下再生，从分子筛床出来的热氦气进入氦净化再生系统水/氦冷却器I冷却降温后进入氦净化再生系统气/水分离器，饱和含氚废水在气/水分离器中冷凝收集，不饱和含氚废水进入辅助水吸附床被吸附；使氦净化系统分子筛床中的含氚废水转移至氦净化再生系统气/水分离器和辅助水吸附床中。其中，优选地，在分子筛床含氚废水转移过程中，所述低压条件为0.5MPa-0.75MPa ;所述分子筛床再生温度为200_350°C;所述氦净化再生系统水/氦冷却器将氦气降温至5 °C -25 °C。在分子筛床含氚废水转移步骤中，二氧化碳会同时从分子筛床脱附，引起分子筛床再生回路压力升高，此时要及时进行再生回路排气泄压操作，为避免高剂量含氚废水向环境的排放，须从辅助水吸附床出口进行排气泄压。其中，所述b)辅助水吸附床再生具体为:待分子筛床含氚废水转移结束，将氦净化系统分子筛床与氦净化再生系统隔离，并形成辅助水吸附床再生自循环回路；向辅助水吸附床再生回路中充氦至低压，启动氦净化再生系统隔膜压缩机，然后启动氦净化再生系统电加热器；氦气在氦净化再生系统隔膜压缩机驱动下，经过氦净化再生系统电加热器，使辅助水吸附床在高温条件下再生，从辅助水吸附床出来的热氦气进入氦净化再生系统水/氦冷却器I冷却降温后进入氦净化再生系统气/水分离器，使辅助水吸附床中的含氚废水转移至氦净化再生系统气/水分离器处，最终高温气冷堆含氚废水排入放射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温气冷堆氦净化再生系统，其特征在于，包括隔膜压缩机、电加热器、水/氦冷却器1、气/水分离器、辅助水吸附床、内设卸放管路的抽真空装置；其中，在辅助水吸附床处还设一旁路；所述各装置形成四个再生回路：氦净化系统氧化铜床的再生回路、氦净化系统分子筛床的再生回路、辅助水吸附床的再生回路、氦净化系统低温活性炭床的再生回路；其中，所述氧化铜床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统氧化铜床、水/氦冷却器1和气/水分离器依次连接组成；且在氧化铜床再生回路上设一氧气注入装置；其中，所述分子筛床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统分子筛床、水/氦冷却器1、气/水分离器和辅助水吸附床依次连接组成；其中，所述辅助水吸附床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、辅助水吸附床、水/氦冷却器1、气/水分离器依次连接组成；其中，所述低温活性炭床的再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统低温活性炭床、水/氦冷却器1和气/水分离器依次连接组成；其中，所述氧化铜床再生回路、分子筛床再生回路、辅助水吸附床再生回路、低温活性炭床再生回路上均设有抽真空装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：常华，吴宗鑫，姚梅生，陈晓明，李富，苏庆善，何学东，银华强，董玉杰，张作义，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11