一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统及其方法与流程

本发明属于核空气净化领域，具体涉及一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统及其方法。

背景技术：

1、国内外核电站的通风系统回路中主要以核级活性炭作为吸附剂，以确保对气载放射性碘的有效捕集。

2、浸渍工艺则是核级活性炭制备过程的关键，目前，国内外核级活性炭制备采用的技术路线基本相同，都是将改性剂溶于溶剂水后通过喷淋等手段浸渍于活性炭表面，浸渍后的活性炭具有团聚粘滞现象，需要进行烘干以保证活性炭颗粒分散且含水量达标。由于改性剂普遍存在熔沸点较低的问题，活性炭烘干温度较高时，会造成浸渍剂的挥发，造成有效负载量的下降；而活性炭烘干温度较低时，烘干时间较长，能耗较大，极大影响生产效率。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统及其方法，通过温度调控实现浸渍剂由固相向气相的转变，利用活性炭本身的物理吸附能力实现浸渍剂气体的微观均匀渗透，依靠冷却过程实现浸渍剂由气相向固相的原位沉积。该浸渍工艺无需进行烘干，有效地降低了能源消耗和物料损耗，浸渍量精确可控，同时有效提升生产效率。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：第一方面，一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统，所述系统包括气相浸渍剂制备模块、核级活性炭制备模块、气体过滤净化模块以及控制模块，所述气相浸渍剂制备模块与所述核级活性炭制备模块通过管道相连，所述核级活性炭制备模块与所述气体过滤净化模块通过管道相连，所述控制模块与所述气相浸渍剂制备模块、核级活性炭制备模块以及气体过滤净化模块均电连接；

3、所述气相浸渍剂制备模块用于通过加热将固态浸渍剂升温转化为相应的气相浸渍剂，所述气相浸渍剂制备模块产生的气相浸渍剂通过管道进入所述核级活性炭制备模块，并与所述核级活性炭制备模块中的活性炭进行混合接触，所述过滤净化单元用于对所述核级活性炭制备模块排出的气体进行过滤和净化。

4、进一步，所述气相浸渍剂制备模块包括固体浸渍剂以及加热装置，在所述气相浸渍剂制备模块与核级活性炭制备模块之间的管道上设置第一气泵、第一气阀以及气体流量计。

5、进一步，所述核级活性炭制备模块包括罐体、气体喷射器以及出料仓，所述气体喷射器设置于所述罐体中，所述出料仓设置于所述罐体下方。

6、进一步，所述气体喷射器与所述气相浸渍剂制备模块相连，所述气体喷射器用于将所述气相浸渍剂制备模块制备的气相浸渍剂以一定的速度均匀地注入所述罐体内部。

7、进一步，在所述气体过滤净化模块与所述过滤净化单元之间的管道上设置第二气阀以及第二气泵。

8、进一步，所述罐体通过机械动作使气相浸渍剂与活性炭充分混合接触。

9、进一步，所述罐体具有加热和冷却功能，所述罐体内部安装有温度传感器和压力传感器。

10、进一步，所述控制模块用于控制所述加热装置以及所述罐体的温度，控制所述第一气泵、所述第二气泵、所述第一气阀、所述第二气阀的运行状态，以及对所述气体流量计数据进行监测

11、第二方面，一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备方法，采用如本发明第一方面及其任一可选实施方式所述的一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统制备核级活性炭，所述方法包括以下步骤：

12、s1、将预定量的固体浸渍剂装入耐高温且具有化学惰性的敞口容器中，将活性炭基材装入罐体内部；

13、s2、确认第一气泵、第二气泵、第一气阀、第二气阀均处于关闭状态；

14、s3、将加热装置及罐体设置相同的保温温度，设定罐体机械运动参数，开启罐体机械运动程序，同时开启加热装置以及罐体的升温程序；

15、s4、罐体以及加热装置温度升至设定温度，待罐体温度保温预设时间，且加热装置内部压力值达到预设值时，同时开启第一气阀和第一气泵，通过气体喷射器向罐体内泵送气相浸渍剂，气体流量计对泵送量进行监测，当泵送量达到单次泵送量时，同时关闭第一气阀和第一气泵，单次泵送过程完成，后续按照设定的间隔时间进行气相浸渍剂泵送；

16、s5、待设定的泵送次数执行完毕后，再次同时打开第一气阀和第一气泵，至加热装置内部达到第一预设真空度时，同时关闭第一气阀和第一气泵；

17、s6、关闭加热装置的加热程序，继续保持罐体温度及机械运行状态一段时间后，将罐体由加热模式转为冷却模式，以预设的冷却速率进行冷却，冷却至室温后停止罐体机械运动程序；

18、s7、同时开启第二气阀和第二气泵，将罐体内剩余气体抽出进行过滤，至罐体内部达到第二预设真空度时，同时关闭第二气阀和第二气泵，将得到核级活性炭从罐体中卸出。

19、进一步，步骤s1中固体浸渍剂的量根据活性炭质量以及浸渍比例进行计算。

20、本发明的有益技术效果在于：采用本发明所公开的一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统及其方法，通过采用全新的技术路线，从源头上避免传统湿式浸渍工艺中溶剂的引入，通过温度调控实现浸渍剂由固相向气相的转变，巧妙的利用活性炭本身的物理吸附能力实现浸渍剂气体向孔隙结构的均匀扩散，依靠冷却过程实现浸渍剂由气相向固相的原位沉积。该浸渍工艺无需进行烘干，有效地降低了能源消耗和物料损耗，对浸渍设备污染程度极小，能够有效提升生产效率。

技术特征：

1.一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统，其特征在于：所述系统包括气相浸渍剂制备模块、核级活性炭制备模块、气体过滤净化模块以及控制模块，所述气相浸渍剂制备模块与所述核级活性炭制备模块通过管道相连，所述核级活性炭制备模块与所述气体过滤净化模块通过管道相连，所述控制模块与所述气相浸渍剂制备模块、核级活性炭制备模块以及气体过滤净化模块均电连接；

2.如权利要求1所述的一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统，其特征在于：所述气相浸渍剂制备模块包括固体浸渍剂以及加热装置，在所述气相浸渍剂制备模块与核级活性炭制备模块之间的管道上设置第一气泵、第一气阀以及气体流量计。

3.如权利要求2所述的一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统，其特征在于：所述核级活性炭制备模块包括罐体、气体喷射器以及出料仓，所述气体喷射器设置于所述罐体中，所述出料仓设置于所述罐体下方。

4.如权利要求3所述的一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统，其特征在于：所述气体喷射器与所述气相浸渍剂制备模块相连，所述气体喷射器用于将所述气相浸渍剂制备模块制备的气相浸渍剂以一定的速度均匀地注入所述罐体内部。

5.如权利要求4所述的一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统，其特征在于：在所述气体过滤净化模块与所述过滤净化单元之间的管道上设置第二气阀以及第二气泵。

6.如权利要求5所述的一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统，其特征在于：所述罐体通过机械动作使气相浸渍剂与活性炭充分混合接触。

7.如权利要求6所述的一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统，其特征在于：所述罐体具有加热和冷却功能，所述罐体内部安装有温度传感器和压力传感器。

8.如权利要求7所述的一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统，其特征在于：所述控制模块用于控制所述加热装置以及所述罐体的温度，控制所述第一气泵、所述第二气泵、所述第一气阀、所述第二气阀的运行状态，以及对所述气体流量计数据进行监测。

9.一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备方法，所述方法采用如权利要求1-8中的任一权利要求所述的一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统制备核级活性炭，所述方法包括以下步骤：

10.如权利要求9所述的一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备方法，其特征在于：步骤s1中固体浸渍剂的量根据活性炭质量以及浸渍比例进行计算。

技术总结
本发明涉及一种捕集气载放射性碘的核级活性炭制备系统及其方法，所述系统包括气相浸渍剂制备模块、核级活性炭制备模块、气体过滤净化模块以及控制模块，核级活性炭制备模块与气相浸渍剂制备模块以及气体过滤净化模块均通过管道相连，控制模块与气相浸渍剂制备模块、核级活性炭制备模块以及气体过滤净化模块均电连接；气相浸渍剂制备模块将固态浸渍剂升温转化为气相浸渍剂，气相浸渍剂制备模块产生的气相浸渍剂通过管道进入核级活性炭制备模块，并与活性炭进行混合，过滤净化单元对核级活性炭制备模块排出的气体进行过滤和净化。采用本发明中公开的系统，无需进行烘干，有效地降低了能源消耗和物料损耗，浸渍量精确可控，同时有效提升生产效率。

技术研发人员：裴鉴禄,陈欣,李世军,张崇文,邱继林,李晓晨,支冬安,任宏正,吴涛,丘丹圭
受保护的技术使用者：中国辐射防护研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13