СИСТЕМА ОЧИСТКИ ОТ ТРИТИЯ ГАЗОВОЙ СМЕСИ

Полезная модель относится к области очистки газов, в частности очистки газовых смесей от трития.
Полезная модель может быть использована в тритиевых лабораториях для сбора газообразных отходов трития из вакуумных коммуникаций технологического оборудования и утилизации из них трития.
Известна схема одноступенчатой очистки (1) включающая: ресивер, вакуумный насос, установку газоочистки, работающую в режиме рециркуляции.
Недостатком схемы одноступенчатой очистки является недостаточно высокая эффективность очистки. Это обусловлено большими уровнями загрязнения внутренних поверхностей ресиверов, коммуникаций системы газоочистки и масла вакуумных насосов, которые находятся в длительном контакте с большими активностями трития. В результате скорость газоочистки становится сравнимой со скоростью десорбции трития с загрязненных внутренних поверхностей системы газоочистки и из масла форвакуумных насосов, и дальнейшая работа установки газоочистки становится неэффективной.
Известна установка сбора и переработки технологических газовых отходов (2). В состав установки входят:
- коммуникации, вакуумные насосы, ресиверы для cбоpa тритийсодержащих газовых смесей, установка по переработке технологических отходов экспериментального замкнутого контура, блок предотвращения повышенного выброса, управляемый клапан.
Данная установка имеет также одну ступень очистки и для нее характерны те же недостатки, что и в первом случае.
Задачей авторов является создание системы очистки с более высокой степенью очистки и не допускающей выброс очищаемой газовой смеси в атмосферу с объемной активностью трития выше установленного порогового значения.
Технический результат выражается в снижении остаточной активности трития в коммуникациях системы газоочистки и вакуумных насосах, обусловленной фоновой составляющей, вследствие этого повышается степень очистки газовой смеси
Технический результат достигается использованием двух ступеней очистки и использованием безмаслянных вакуумных насосов. При этом в зависимости от режимов работы каждой из ступеней очистки предлагается две системы.
За прототип для первой системы выбрана установка (2).
Технический результат достигается тем, что в систему очистки от трития газовой смеси, включающей последовательно вакуумируемую коммуникацию, вакуумный насос, ресивер, установку газоочистки, второй вакуумный насос, блок предотвращения выброса трития в атмосферу на выходе системы, управляемый лапан, подключена вторая ступень с ресивером, соединенным с второй установкой газоочистки, выполненной по замкнутому циклу и со вторым вакуумным насосом, установленным на линии выброса очищенного газа, вакуумные насосы выполнены безмаслянными, блок предотвращения
повышенного выброса трития установлен перед управляемым клапаном, при этом установка газоочистки первой ступени связана напрямую с ресивером второй ступени, а дополнительный перекачной насос соединяет выход из ресивера первой ступени газоочистки с установкой газоочистки.
Использование второй ступени очистки и безмаслянных насосов позволяет существенно снизить остаточную активность трития, обусловленную фоновой составляющей, в коммуникациях второй ступени системы газоочистки. Это связано с тем, что во вторую ступень очистки поступает газовая смесь с объемной активностью трития в сотни, тысячи раз ниже, чем в первой ступени. Отсюда уровни загрязнения поверхностей коммуникаций во второй ступени значительно ниже, чем в первой. В результате эффективность очистки с использованием двух степеней очистки существенно повышается.
То, что газовая среда первого ресивера очищается установкой газоочистки не в режиме рециркуляции, а в режиме прямого потока позволяет получить значительную экономию энергопотребления и времени на газоочистку при незначительном ухудшении эффективности очистки первой ступени.
За прототип для второй системы выбрано решение описанное в (1).
Во втором варианте в систему очистки от трития газовой смеси, включающей последовательно вакуумируемую коммуникацию, вакуумный насос, ресивер, установку газоочистки, работающую по замкнутому циклу, второй вакуумный насос, подключена вторая ступень очистки с дополнительным перекачным насосом, ресивером, установкой газоочистки, выполненной по замкнутому циклу, при этом ресивер первой ступени через перекачной насос соединен с ресивером второй ступени, второй вакуумный насос установлен на выходе перед подключенным блоком предотвращения выброса трития в атмосферу и управляемым клапаном, насоса выполнены безмаслянными.
Использование двух ступеней очистки, каждая из которых работает по замкнутому циклу и безмаслянных насосов позволяет существенно снизить остаточную активность трития, обусловленную фоновой составляющей, во второй ступени системы газоочистки. Это связано с тем, что во вторую ступень очистки поступает газовая смесь с объемной активностью трития в сотни, тысячи раз ниже, чем в первой ступени. Отсюда уровни загрязнения поверхностей коммуникаций во второй ступени существенно ниже, чем в первой. В результате эффективность очистки с использованием двух степеней очистки существенно повышается.
То, что газовая среда первого ресивера очищается установкой газоочистки в режиме рециркуляции позволяет повысить эффективность очистки газовой смеси от трития в первой ступени, что приводит к снижению остаточной активности трития в коммуникациях системы газоочистки и вакуумных насосах, обусловленной фоновой составляющей, второй ступени. В результате повышается степень очистки газовой смеси.
Клапан управляемый в первой и второй системе выполнен электромагнитным
На фиг.1 изображена схема двухступенчатой системы очистки газовых смесей от трития, где первая ступень работает за один проход, а вторая ступень очистки работает в режиме рециркуляции, где
К - вакуумируемые коммуникации;
ВН1 - первый вакуумный насос;
ВН2 - второй вакуумный насос;
Р1 - ресивер 1-й ступени очистки;
Р2 - ресивер 2-й ступени очистки;
УГО - установка газоочистки;
ПН - перекачной насос;
БПВ -блок предотвращения повышенного выброса;
КУ - клапан управляемый электромагнитный.
Система работает следующим образом. Газовая смесь, содержащая тритий, из вакуумируемых коммуникаций К с помощью вакуумного насоса ВН1 поступает в предварительно откачанный ресивер Р1. Наполнение ресивера в зависимости от интенсивности работ может занимать время от нескольких дней до нескольких недель. При достижении определенного давления газовой смеси, содержащей тритий, в ресивере Р1, туда напускается атмосферный воздух и газовая смесь перекачивается перекачным насосом ПН через установку газоочистки УГО1 в «чистый» ресивер Р2 в течение 20-30 минут. Таким образом очистка от трития происходит в режиме прямого потока через УГО1. Затем газовая смесь из ресивера Р2 очищается от трития в режиме рециркуляции через УГО2 в течение нескольких часов до достижения установленного порога очистки и выбрасывается в окружающую среду.
На фиг.2 изображена схема двухступенчатой системы очистки газовых смесей от трития, где первая и вторая ступень работают в режиме рециркуляции, где
К - вакуумируемые коммуникации;
ВН1 - первый вакуумный насос;
ВН2 -второй вакуумный насос;
Р1 - ресивер 1-й ступени очистки;
Р2 - ресивер 2-й ступени очистки;
УГО - установка газоочистки;
ПН - перекачной насос;
БПВ -блок предотвращения повышенного выброса;
КУ - клапан управляемый электромагнитный
Система работает следующим образом. Первоначально в режиме рециркуляции в течение 6-8 часов очищается среда «грязного» ресивера Р1 до остаточной активности не более установленного порога. Затем с помощью перекачного насоса ПН эта газовая смесь перекачивается в «чистый» ресивер Р2, в котором также в режиме рециркуляции происходит доочистка газовой смеси установкой УГО2 в течение 3-х часов до достижения установленного порога очистки и выбрасывается в окружающую среду.
В случае несанкционированного выброса в окружающую среду в первой и второй системе газовой смеси с объемной активностью трития выше установленного порога датчик блока предотвращения повышенного выброса выдает сигнал на управляемый электромагнитный клапан и трубопровод перекрывается.
Предложенные схемы выполнены и опробованы в опытных установках и подтвердили заявляемый технический результат. Эффективность очистки увеличилась от 98% до 99,996%.
Литература:
1. Л.Ф.Беловодский, В.К.Гаевой, В.И.Гришмановский. «Тритий». М., Энергоатомиздат, 1985 г.
2. А.И.Веденеев, А.Н.Голубков, В.Г.Клевцов и др. Экспериментальный замкнутый контур динамического моделирования вакуумно-тритиевого комплекса термоядерных реакторов. Препринт. РФЯЦ-ВНИИЭФ 57-97, 1997 г., 48 с.