一种高温气冷堆优化氦净化再生系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高温气冷堆优化氦净化再生系统，属于核反应堆技术领域。
【背景技术】
[0002]高温气冷堆是以氦为冷却剂，具有第四代核能系统主要特征的新型核反应堆。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，通常设置氦净化系统用于控制氦冷却剂中的化学和放射性杂质浓度。
[0003]目前，氦净化系统通常依次设置氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床对氦中气体杂质进行净化。其中，氧化铜床主要将氢气、氚和一氧化碳分别氧化为水、氚水和二氧化碳，并脱除微量氧气；分子筛床主要吸附水、氚水和二氧化碳；低温活性炭床用于吸附氮气、甲烷及氪、氙等放射性核素和剩余杂质气体。氧化铜床、分子筛床和低温活性炭床通常为间歇操作，通过设置的氦净化再生系统为氧化铜床、分子筛床和低温吸附床提供再生，在对分子筛床再生时收集含氚废水并排至放射性废液系统。
[0004]然而，由于氦净化系统分子筛床用于同时对含氚废水和二氧化碳吸附脱除，在分子筛床再生时含氚废水容易在分子筛床内滞留，从而引起分子筛对二氧化碳吸附容量的急剧下降，因此已有研究对氦净化系统做出调整，通过设置水吸附床和二氧化碳吸附床取代原有的分子筛床，消除了含氚废水对二氧化碳在分子筛上吸附性能的影响。但其再生系统结构仍然较为复杂，一定程度上影响了再生效率。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提出一种高温气冷堆优化氦净化再生系统，简化了原有氦净化再生系统结构，使高温气冷堆氦净化系统和氦净化再生系统设计更加合理和操作更加高效，并能保证高温气冷堆氦净化系统高效运行，对高温气冷堆技术实现产业化具有重要意义。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0007]—种高温气冷堆优化氦净化再生系统，其为包括水吸附床、二氧化碳吸附床的所述氦净化系统提供再生；所述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、内设卸放管路的抽真空装置，及与氦净化系统水吸附床相连接的旁路；由此形成水吸附床再生回路、二氧化碳吸附床再生回路；且各再生回路上均设有抽真空装置。
[0008]优选地，所述抽真空装置设在氦净化系统水吸附床旁路出口处。抽真空装置优选设在氦净化系统水吸附床旁路出口处，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。
[0009]本实用新型所述的氦净化再生系统中，所述水吸附床再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统水吸附床、水/氦冷却器1、气/水分离器依次连接组成；
[0010]本实用新型所述的氦净化再生系统中，所述二氧化碳吸附床再生回路由隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统二氧化碳吸附床、水/氦冷却器1、气/水分离器、氦净化系统水吸附床依次连接组成。
[0011]其中，水吸附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水吸附床再生运行效率，避免水吸附床中的吸附水由高浓度区向低浓度区转移。
[0012]其中，二氧化碳吸附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二氧化碳吸附床再生运行效率。其中，氦净化系统水吸附床用于吸附二氧化碳吸附床再生回路中的微量水。
[0013]其中，氦净化再生系统中与氦净化系统水吸附床相连接的旁路，优选地，氦净化系统水吸附床旁路进口为氦净化系统水吸附床正常净化运行时水吸附床进口。即氦净化再生系统水吸附床旁路运行方向与氦净化系统水吸附床正常净化运行方向相同。
[0014]本实用新型所述的氦净化系统中，所述水吸附床内装填对水、氚水有强吸附作用的吸附剂，优选对水、氚水有强吸附作用的各类沸石分子筛，进一步优选3A、4A、5A、10X、13X等类型沸石分子筛。
[0015]本实用新型所述的氦净化系统中，所述二氧化碳吸附床内装填对二氧化碳有强吸附作用的吸附剂，优选对水、氚水和二氧化碳同时有强吸附作用的各类沸石分子筛，进一步优选4A、5A、10X、13X等类型沸石分子筛。
[0016]本实用新型所述的氦净化再生系统中，在水/氦冷却器1和气/水分离器处还可设一带有水/氦冷却器2的旁路；通过隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统二氧化碳吸附床、水/氦冷却器2、氦净化系统水吸附床依次连接组成的二氧化碳吸附床再生回路。当二氧化碳吸附床再生时，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1和气/水分离器内的含氚废水向二氧化碳吸附床再生回路扩散。
[0017]本实用新型所述的氦净化再生系统中，所述氦净化系统还可包括氧化铜床、低温活性炭床，相应的所述氦净化再生系统还形成氦净化系统氧化铜床再生回路、氦净化系统低温活性炭床再生回路；
[0018]其中，所述氧化铜床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；当氧化铜床再生回路有水存在时，可利用氦净化系统水吸附床旁路脱除。
[0019]优选地，利用水/氦冷却器2旁路，由隔膜压缩机、电加热器、氦净化系统氧化铜床、水/氦冷却器2依次连接组成氧化铜床再生回路；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1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，可利用氦净化系统水吸附床旁路脱除。
[0020]其中，所述低温活性炭床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；当低温活性炭床再生回路有水存在时，可利用氦净化系统水吸附床旁路脱除。
[0021]优选地，利用水/氦冷却器2旁路，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2依次连接组成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1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，可利用氦净化系统水吸附床旁路脱除。
[0022]其中，所述氧化铜床再生回路、低温活性炭床再生回路上均设有抽真空装置。优选地，所述抽真空装置设在氦净化系统水吸附床旁路出口处。
[0023]采用上述氦净化系统，氧化铜床正常净化温度为200_300°C，水吸附床和二氧化碳吸附床的正常净化工作温度均为5-25°C，低温活性炭床正常净化温度约为-196°C。水吸附床可脱除氦中含氚废水至0.lppm以下；二氧化碳吸附床可脱除氦中二氧化碳至0.lppm以下。
[0024]上述氦净化再生系统对所述氦净化系统进行再生的方法为:当高温气冷堆氦净化系统水吸附床、二氧化碳吸附床及其它净化床出口某气体杂质组分到达穿透点时，须先对氦净化系统水吸附床进行再生，再对二氧化碳吸附床及其它净化床分别进行再生。通过氦净化再生系统与氦净化系统水吸附床相连接旁路，已完成再生的氦净化系统水吸附床用于氦净化系统二氧化碳吸附床的再生；必要时，还可通过打开旁路连接阀门，接入氦净化系统水吸附床旁路，脱除氧化铜床再生回路和低温活性炭床再生回路中的微量水。
[0025]其中，如果氦净化系统水吸附床旁路进口为氦净化系统正常运行时水吸附床进口时，先进行氦净化系统水吸附床再生，然后再分别对二氧化碳吸附床及其它净化床进行再生，即可投入氦净化系统正常运行。如果氦净化系统水吸附床旁路进口为氦净化系统正常运行时水吸附床出口，先进行氦净化系统水吸附床再生，然后分别进行氦净化系统氧化铜床再生、二氧化碳吸附床再生和低温活性炭床再生，最后须重新对氦净化系统水吸附床进行再生，才能重新投入氦净化系统正常运行；否则会导致正常运行时氦净化系统水吸附床含氚废水净化浓度不达标，从而使含氚废水进入二氧化碳吸附床，使氦净化系统正常运行操作恶化。本说明书对氦净化系统水吸附床的再生运行方法、氦净化系统二氧化碳吸附床的再生运行方法进行重点说明。
[0026]其中，所述水吸附床再生运行方法为:向水吸附