:對(duì)經(jīng)過(guò)步驟(2)的前置除塵、除油、除水和后置除塵四重過(guò)濾后的混合氣體中的放射性核燃料氚送入-50°C-77°C低溫精餾塔，利用混合氣體不同組分之間液化溫度的差異，通過(guò)物理變化精確控制精餾塔溫度將液化溫度最高的二氧化碳降溫液化后與其他雜質(zhì)氣體進(jìn)行分離，得到潔凈的液態(tài)二氧化碳，之后進(jìn)入儲(chǔ)罐保存?zhèn)溆茫? (4)低溫動(dòng)力氣體制備工藝:由步驟(3)分離凈化后潔凈液態(tài)二氧化碳經(jīng)過(guò)汽化、增壓形成低溫高壓氣體，通過(guò)管路輸送至高壓儲(chǔ)罐，調(diào)溫后轉(zhuǎn)化為-20 V 一-50 V低溫動(dòng)力氣體，在需要使用的時(shí)作為氣力輸送和清洗去污工藝中的動(dòng)力源推送可揮發(fā)性清洗干冰顆粒，吹掃清洗室使用； (5)可揮發(fā)性顆粒再生工藝:由步驟(3)所制備的潔凈的液態(tài)二氧化碳由管路通入外冷源冷卻的深冷結(jié)晶器，在結(jié)晶器內(nèi)逐漸凝固成雪花狀固體干冰，再由造粒機(jī)擠壓成型成為干冰顆粒，即為可揮發(fā)性清洗介質(zhì)干冰顆粒； (6)可揮發(fā)性顆粒遠(yuǎn)距離氣力輸送工藝:以步驟(4)產(chǎn)生的低溫氣體為動(dòng)力源，采用氣力輸送的方式，將步驟(5)中制備的可揮發(fā)性顆粒清洗介質(zhì)干冰顆粒遠(yuǎn)距離吹送進(jìn)清洗室中的噴射器，在噴射器內(nèi)再引一路由步驟(4)產(chǎn)生的高壓助推氣體混合二次加速后，噴射出噴射器，在清洗室內(nèi)噴向待清洗部件的表面完成清洗任務(wù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚變堆熱室清洗廢氣深冷精餾凈化再生利用方法，其特征在于:所述步驟(I)助推氣體高壓二氧化碳的壓力為10-500bar。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚變堆熱室清洗廢氣深冷精餾凈化再生利用方法，其特征在于:所述步驟(2)中經(jīng)前置除塵過(guò)濾采用HEPA高效過(guò)濾器除塵，凈化廢氣氣體的同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)放射性顆粒進(jìn)行收集，防止其擴(kuò)散。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚變堆熱室清洗廢氣深冷精餾凈化再生利用方法，其特征在于:所述步驟(2)中微熱再生氣體干燥器對(duì)吸收后的氚水可以再生，以備提取核燃料氚使用，使用時(shí)微熱再生氣體干燥過(guò)濾器一開一備，當(dāng)水分接近20mg/L，則啟用備份微熱再生氣體干燥器，運(yùn)行著的微熱再生氣體干燥器退出再生，再生時(shí)電加熱器加熱至250-300°C時(shí)氚水蒸氣再生，當(dāng)再生氣出口溫度2 120°C時(shí)，再生結(jié)束，水蒸氣冷卻到常溫成液態(tài)供分離同位素核燃料使用。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚變堆熱室清洗廢氣深冷精餾凈化再生利用方法，其特征在于:所述步驟(3)具體操作如下:干燥過(guò)濾后混合氣體進(jìn)入深冷精餾塔，二氧化碳在混合氣體各組液化溫度最高，在外冷源的驅(qū)動(dòng)下，在換熱盤管-50°C_77°C冷卻溫度的作用下相變液化，以液態(tài)的形式集聚在精餾塔底部，放出后留存，未液化的氣體雜質(zhì)集聚在塔頂，通過(guò)頂部管路進(jìn)入廢氣儲(chǔ)罐，實(shí)現(xiàn)氣態(tài)雜質(zhì)分離，含有大量放射性核燃料氚的未液化雜質(zhì)氣體，經(jīng)過(guò)相關(guān)廢氣處理工藝提氚后回收核燃料，其余氣體達(dá)到清潔解控標(biāo)準(zhǔn)后排放。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚變堆熱室清洗廢氣深冷精餾凈化再生方法，其特征在于:所述步驟(3)中，可以同時(shí)使用多個(gè)精餾塔提高分離效率，也可以采用多級(jí)精餾工藝，提高產(chǎn)品純度。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚變堆熱室清洗廢氣深冷精餾凈化再生利用方法，其特征在于:所述步驟(5)中深冷結(jié)晶器的深冷溫度低于_90°C。8.一種聚變堆熱室清洗廢氣深冷精餾凈化再生利用裝置，其特征在于:包括清洗去污單元、固態(tài)、液態(tài)雜質(zhì)過(guò)濾凈化單元、二氧化碳深冷精饋分離單元、低溫動(dòng)力氣體制備單元、可揮發(fā)性顆粒再生單元、遠(yuǎn)距離氣力輸送單元； 所述清洗單元包括:噴射器、包覆容器、運(yùn)輸裝置和吹掃噴淋裝置;噴射器與遠(yuǎn)距離氣力輸送單元中的低溫氣力輸送器相連，運(yùn)輸裝置和吹掃噴淋裝置均在包覆容器內(nèi)部，包覆容器為一密封部件，包覆容器外部為熱室內(nèi)環(huán)境，內(nèi)腔體與固態(tài)、液態(tài)雜質(zhì)過(guò)濾凈化單元相連。清洗作業(yè)時(shí)，運(yùn)輸裝置將待清洗部件運(yùn)輸至距離噴射器合適位置，經(jīng)過(guò)干冰爆破清洗和高壓氣體吹掃后完成清洗作業(yè)，清洗作業(yè)所產(chǎn)生的廢氣通過(guò)管路輸送至固態(tài)、液態(tài)雜質(zhì)過(guò)濾凈化單元； 所述固體顆粒過(guò)濾凈化單元包括前置除塵過(guò)濾器、除油過(guò)濾器、微熱再生干燥器、后置除塵過(guò)濾器和增壓栗、閥；上述部件之間采用串聯(lián)關(guān)系:前置除塵過(guò)濾器上級(jí)與清洗室相連，下級(jí)依次連接除油過(guò)濾器、微熱再生氣體干燥器、后置除塵過(guò)濾器和增壓栗，清洗廢氣首先經(jīng)過(guò)前置除塵過(guò)濾器除去放射性顆粒物，緊接著通過(guò)除油過(guò)濾器除去油脂類雜質(zhì)，然后通過(guò)微熱再生氣體干燥器除去氚水，最后通過(guò)后置除塵過(guò)濾器再脫一次固態(tài)雜質(zhì)，這其中微熱再生氣體干燥器可以再生出氚水供提取核燃料氚； 所述二氧化碳深冷精餾分離單元包括混合氣體緩沖罐、增壓栗、低溫精餾塔、外冷源、液態(tài)二氧化碳緩沖罐、相關(guān)遠(yuǎn)程連鎖控制閥；上述設(shè)備之間采取串聯(lián)方式連接:混合廢氣緩沖罐上級(jí)連接固態(tài)、液態(tài)雜質(zhì)過(guò)濾凈化單元，下級(jí)連接增壓栗、低溫精餾塔，低溫精餾塔設(shè)置有外冷源驅(qū)動(dòng)的換熱盤管，制冷劑即冷媒從精餾塔上部流入從下部流出，低溫精餾塔底部設(shè)置有液態(tài)二氧化碳排出管路與液態(tài)二氧化碳緩沖罐相連接;上步工藝除去固態(tài)、液態(tài)雜質(zhì)的混合氣體進(jìn)入深冷精餾塔，在外冷源的驅(qū)動(dòng)下，在換熱盤管-500C-77 °C冷卻的作用下相變液化，以液態(tài)的形式集聚在精餾塔底部，放出后留存，未液化的氣體雜質(zhì)集聚在塔頂，通過(guò)頂部管路進(jìn)入廢氣儲(chǔ)罐，實(shí)現(xiàn)氣態(tài)雜質(zhì)分離，含有大量放射性核燃料氚的未液化雜質(zhì)氣體，經(jīng)過(guò)相關(guān)廢氣處理工藝提氚后回收核燃料，其余氣體達(dá)到清潔解控標(biāo)準(zhǔn)后排放； 所述低溫動(dòng)力氣體制備單元包括汽化器、增壓栗、低溫高壓氣體儲(chǔ)罐;上述設(shè)備采取依次串聯(lián)方式連接:汽化器與上級(jí)二氧化碳深冷精餾分離單元中液態(tài)二氧化碳緩沖罐相連，下級(jí)依次連接增壓栗和低溫高壓氣體儲(chǔ)罐;液化分離后液態(tài)二氧化碳經(jīng)經(jīng)過(guò)緩沖存儲(chǔ)之后，輸入汽化器之后汽化變成氣體，再通過(guò)增壓栗增壓通過(guò)管路輸送至低溫高壓儲(chǔ)罐保冷儲(chǔ)存，在需要使用的時(shí)作為清洗去污工藝中的動(dòng)力源，供清洗時(shí)推送可揮發(fā)性顆粒干冰使用； 所述可揮發(fā)性顆粒再生單元包括深冷結(jié)晶罐、外冷源、干冰造粒機(jī)；上述設(shè)備依次串聯(lián):深冷結(jié)晶罐上級(jí)與二氧化碳深冷精餾分離單元的液態(tài)二氧化碳緩沖罐相連，下級(jí)連接干冰造粒機(jī)，外冷源與深冷結(jié)晶罐中的換熱盤管相連。將凈化后的液態(tài)二氧化碳通過(guò)管路輸送進(jìn)深冷結(jié)晶罐，在外冷源的冷卻作用下利用低溫低壓固化過(guò)程，將二氧化碳進(jìn)一步迅速冷卻，深冷溫度低至-90°C甚至更低，通過(guò)旋轉(zhuǎn)的葉片將冷凝的固態(tài)干冰甩離葉片后在重力的作用下滑落至容器底部，深冷結(jié)晶罐底部與干冰成型機(jī)相連接，通過(guò)螺旋輸送機(jī)擠壓通過(guò)模具成型后成為圓柱狀胚件，之后通過(guò)兩個(gè)帶螺旋孔形模具的乳輥相互交叉配置，以相同方向旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)圓形乳件反向旋轉(zhuǎn)并前進(jìn)，乳件在螺旋孔型作用下，直徑壓縮軸向延伸，乳制成所需的圓形顆粒； 所述可揮發(fā)性顆粒遠(yuǎn)距離氣力輸送單元包括低溫氣力輸送器;低溫氣力輸送器上級(jí)分別與可揮發(fā)性顆粒再生單元的干冰造粒機(jī)和低溫動(dòng)力氣體制備單元的低溫高壓氣體儲(chǔ)罐相連，下級(jí)與清洗單元內(nèi)的噴射器相連;工作時(shí)以制備的低溫動(dòng)力氣體為動(dòng)力利用氣力輸送的方式將前序步驟再生出的干冰顆粒，遠(yuǎn)距離輸送進(jìn)清洗室內(nèi)的噴射器中，在噴射器混合室內(nèi)再次與低溫高壓氣體二次混合加速后，噴射進(jìn)清洗室中的待清洗部件的污染表面完成清洗任務(wù)D
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種聚變堆熱室清洗廢氣深冷精餾凈化再生利用的方法及裝置，包括清洗去污、固態(tài)、液態(tài)雜質(zhì)過(guò)濾凈化、二氧化碳深冷精餾分離、低溫動(dòng)力氣體制備、可揮發(fā)性顆粒再生、遠(yuǎn)距離氣力輸送工藝6個(gè)工藝流程。利用原有清洗廢氣，實(shí)現(xiàn)放射性顆粒和殘留放射性氣體與清洗介質(zhì)的分類收集和分離。解決了熱室內(nèi)放射性廢物最少化的難題。保障清洗廢氣不作為放射性流出物污染環(huán)境的同時(shí)，還能夠有效收集放射性顆粒和氣態(tài)核燃料，并且使得原用清洗介質(zhì)回收循環(huán)使用，在此基礎(chǔ)之上使得二氧化碳干冰爆破清洗方案，能夠成為熱室內(nèi)清洗污染放射性表面的首選方案，并且本工藝方案回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，適合遠(yuǎn)程遙控操作的熱室環(huán)境中。
【IPC分類】G21F9/02
【公開號(hào)】CN105632574
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610028790
【發(fā)明人】龔正, 宋云濤
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年1月15日