本實(shí)用新型屬于放射性氣體處理裝置，具體涉及一種裝填有專用活性炭吸附劑的放射性惰性氣體滯留單元。

背景技術(shù)：

反應(yīng)堆運(yùn)行過程中從堆芯釋放多種裂變氣體產(chǎn)物，其中包括放射性惰性工藝氣體氪和氙。在早期多采用壓縮罐貯存衰變法使其放射性降到可排放水平，但是，該方法將上游廢氣進(jìn)行加壓貯存，被濃縮后的氣體放射性活度濃度大大增高，高壓貯存加大放射性泄漏的風(fēng)險，且增加人員輻射防護(hù)和屏蔽的難度和成本；其次，因待衰變廢氣中氫氣濃度較高，長時間高壓貯存存在氫爆、泄漏等安全風(fēng)險，同時增加防火防爆、通風(fēng)、消防等設(shè)計難度和成本；該工藝要求配備相應(yīng)的加壓裝置，如壓縮機(jī)、緩沖罐，這不僅增加了成本和能耗，也使系統(tǒng)的運(yùn)行控制更加復(fù)雜；另外，衰變箱體積較大，需占用較多廠房空間。近年來,該方法逐漸被更加安全、經(jīng)濟(jì)、可行的活性炭滯留床吸附衰變法所取代。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種裝填有專用活性炭吸附劑的放射性惰性氣體滯留單元，用于對放射性惰性氣體(如氪、氙)的吸附。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：一種裝填有專用活性炭吸附劑的放射性惰性氣體滯留單元，包括內(nèi)部裝填活性炭的滯留床外殼，在滯留床外殼端部設(shè)有裝料口，其中，在所述滯留床外殼側(cè)壁上還設(shè)有床層溫度測量口。

進(jìn)一步，如上所述的裝填有專用活性炭吸附劑的放射性惰性氣體滯留單元，其中，在滯留床外殼上相對于所述裝料口的另一端設(shè)有取樣與卸料口。

進(jìn)一步，如上所述的裝填有專用活性炭吸附劑的放射性惰性氣體滯留單元，其中，所述的滯留床外殼呈直圓柱體結(jié)構(gòu)，被處理氣體由直圓柱體的一端進(jìn)入，從另一端排出；

或者所述的滯留床外殼呈U型結(jié)構(gòu)，U型結(jié)構(gòu)的兩個端部設(shè)置裝料口，取樣與卸料口設(shè)置在轉(zhuǎn)彎處，被處理氣體由一個裝料口進(jìn)入，從另一個裝料口排出；

或者所述的滯留床外殼呈內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)，包括兩層壁，兩層壁之間為環(huán)形空間，活性炭裝填在內(nèi)層壁內(nèi)部，內(nèi)層壁頂端設(shè)置所述裝料口，內(nèi)層壁內(nèi)部的底端與所述環(huán)形空間相通，被處理氣體由上往下經(jīng)環(huán)形空間到達(dá)內(nèi)層壁的底端并進(jìn)入內(nèi)層壁內(nèi)部，再流經(jīng)活性炭從內(nèi)層壁頂端的裝料口排出。

滯留床的圓柱部分長徑比范圍為3～50。

進(jìn)一步，如上所述的裝填有專用活性炭吸附劑的放射性惰性氣體滯留單元，其中，所述活性炭的粒徑范圍為6-16目，平均孔徑為1.5-3.5nm。

進(jìn)一步，如上所述的裝填有專用活性炭吸附劑的放射性惰性氣體滯留單元，其中，所述的滯留單元由單級滯留床或者多級滯留床組成。

本實(shí)用新型的有益效果如下：本實(shí)用新型通過合理的設(shè)計滯留床結(jié)構(gòu)以及活性炭物理性能，使放射性惰性氣體滯留單元更符合實(shí)際使用的需要。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，本實(shí)用新型的活性炭滯留床的動態(tài)吸附系數(shù)滿足：

5℃、0.014Mpa、氣流相對濕度不高于20％時，對⁸⁵Kr動態(tài)吸附系數(shù)大于60mL/g，¹³³Xe動態(tài)吸附系數(shù)大于800mL/g；

20℃、0.014Mpa、氣流相對濕度不高于20％時，對⁸⁵Kr動態(tài)吸附系數(shù)大于50mL/g，¹³³Xe動態(tài)吸附系數(shù)大于600mL/g；

45℃、0.014Mpa、氣流相對濕度不高于20％時，對⁸⁵Kr動態(tài)吸附系數(shù)大于26mL/g，¹³³Xe動態(tài)吸附系數(shù)大于360mL/g。

附圖說明

圖1為單級U型結(jié)構(gòu)的滯留床結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為直圓柱結(jié)構(gòu)的滯留床結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)的滯留床結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。

本實(shí)用新型提供了一種裝填有專用活性炭吸附劑的放射性惰性氣體滯留單元，包括內(nèi)部裝填活性炭的滯留床外殼，在滯留床外殼一端設(shè)有裝料口，其中，在所述滯留床外殼側(cè)壁上還設(shè)有床層溫度測量口，在滯留床外殼上相對于所述裝料口的另一端設(shè)有取樣與卸料口。滯留床外殼可以設(shè)計成直圓柱體結(jié)構(gòu)，或者U型結(jié)構(gòu)，或者內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)。所述的滯留單元可以由單級滯留床或者多級滯留床組成。

本實(shí)用新型的放射性惰性氣體滯留單元中活性炭的特征如下：

粒徑范圍：6-16目，或在此范圍選擇，如6-14目(該范圍粒徑分布大于90％)或者8-16目(該范圍粒徑分布大于90％)；

強(qiáng)度：≥95％；

灰分：≤4％；

含水量：≤2％；

表觀密度：0.4-0.6g/L；

比表面積：≥1000m²/g；

平均孔徑：1.5-3.5nm；

BJH法吸附孔體積：≥0.2mL/g

流化床干燥降低含濕量和炭表面有機(jī)物，同時減小灰分含量，氣流溫度80-200℃，干燥時間小于2小時。

活性炭動態(tài)吸附系數(shù)值：

溫度5-45℃、相對壓力0-0.8Mpa、氣流相對濕度不大于20％條件下：該發(fā)明活性炭動態(tài)吸附系數(shù)滿足：

5℃、0.014Mpa、氣流相對濕度不高于20％時，對⁸⁵Kr動態(tài)吸附系數(shù)大于60mL/g，¹³³Xe動態(tài)吸附系數(shù)大于800mL/g。

20℃、0.014Mpa、氣流相對濕度不高于20％時，對⁸⁵Kr動態(tài)吸附系數(shù)大于50mL/g，¹³³Xe動態(tài)吸附系數(shù)大于600mL/g。

45℃、0.014Mpa、氣流相對濕度不高于20％時，對⁸⁵Kr動態(tài)吸附系數(shù)大于26mL/g，¹³³Xe動態(tài)吸附系數(shù)大于360mL/g。

裝填吸附劑床體的結(jié)構(gòu)特征如下：

床體為不同結(jié)構(gòu)形式圓柱結(jié)構(gòu)，長徑比范圍為3～50，具體結(jié)構(gòu)形式見附圖1-3。

滯留單元運(yùn)行氣流參數(shù)特征如下：

氣流溫度低于50℃、相對濕度低于30％、流經(jīng)滯留床氣流比速0.05-10cm/s。

裝填有吸附劑的床體對放射性⁸⁵Kr與¹³³Xe核素滯留時間：

滯留單元由單級或者多級床體組成，單元對放射性⁸⁵Kr滯留時間大于40小時；對放射性¹³³Xe滯留時間大于40天。

實(shí)施例一：

如圖1所示，本實(shí)施例的滯留床外殼呈U型結(jié)構(gòu)，在滯留床外殼1端部設(shè)有兩個裝料口2，在U型的滯留床外殼兩個圓柱段側(cè)壁上分別設(shè)有床層溫度測量口3，在滯留床外殼上相對于所述裝料口的另一端(即U型結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)彎處)設(shè)有取樣與卸料口4，被處理氣體由一個裝料口進(jìn)入，從另一個裝料口排出。將粒徑6-12目、強(qiáng)度為98％、灰分為3.2％、含水量為2％表觀密度0.50g/mL的椰殼活性炭裝填于50*1000cm的U型炭床中；氣流參數(shù)條件為0.12cm/s、相對壓力0.014Mpa、溫度為20℃、相對濕度20％。使用放射性⁸⁵Kr示蹤劑進(jìn)行該椰殼活性炭動態(tài)吸附系數(shù)測量，結(jié)果動態(tài)吸附系數(shù)K_d值為61mL/g，對放射性⁸⁵Kr滯留時間為73小時、¹³³Xe滯留時間為50天。

實(shí)施例二：

如圖2所示，本實(shí)施例的滯留床外殼呈直圓柱形結(jié)構(gòu)，在滯留床外殼1一端設(shè)有裝料口2，在圓柱形滯留床外殼側(cè)壁上設(shè)有床層溫度測量口3，在滯留床外殼上相對于所述裝料口的另一端設(shè)有取樣與卸料口4，被處理氣體由直圓柱體的一端進(jìn)入，從另一端排出。將粒徑8-16目、強(qiáng)度為98.5％、灰分為3.5％、含水量為2.5％表觀密度0.52g/mL的椰殼活性炭裝填于80*400cm直圓柱炭床中；氣流參數(shù)條件為0.12cm/s、相對壓力0.014Mpa、溫度為20℃、相對濕度20％。使用放射性氪示蹤劑進(jìn)行該椰殼活性炭動態(tài)吸附系數(shù)測量，結(jié)果動態(tài)吸附系數(shù)K_d值為60mL/g，兩級串聯(lián)對放射性⁸⁵Kr滯留時間為58小時、¹³³Xe滯留時間為43天。

實(shí)施例三：

如圖3所示，本實(shí)施例的滯留床外殼呈內(nèi)部環(huán)形結(jié)構(gòu)，在滯留床外殼1一端設(shè)有裝料口2，在滯留床外殼側(cè)壁上設(shè)有床層溫度測量口3，在滯留床外殼上相對于所述裝料口的另一端設(shè)有取樣與卸料口4。滯留床外殼包括兩層壁，兩層壁之間為環(huán)形空間，活性炭裝填在內(nèi)層壁內(nèi)部，所述裝料口2設(shè)置在內(nèi)層壁頂端，內(nèi)層壁內(nèi)部的底端與所述環(huán)形空間相通，被處理氣體由上往下經(jīng)環(huán)形空間到達(dá)內(nèi)層壁的底端并進(jìn)入內(nèi)層壁內(nèi)部，再流經(jīng)活性炭從內(nèi)層壁頂端的裝料口排出。將粒徑8-16目、強(qiáng)度為98.5％、灰分為3.5％、含水量為2.5％表觀密度0.52g/mL的椰殼活性炭裝填于80*300cm內(nèi)環(huán)狀炭床中；氣流參數(shù)條件為0.3cm/s、相對壓力0.014Mpa、溫度為20℃、相對濕度20％。使用放射性氪示蹤劑進(jìn)行該椰殼活性炭動態(tài)吸附系數(shù)測量，結(jié)果動態(tài)吸附系數(shù)K_d值為58mL/g。五級串聯(lián)對放射性⁸⁵Kr滯留時間為41小時、¹³³Xe滯留時間為40.5天。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若對本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。