УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАСЫЩЕНИЯ АДСОРБЕРА ТРИТИРОВАННОЙ ВОДОЙ

Полезная модель относится к средствам для контроля момента полного насыщения адсорбера (отработки) в устройствах каталитически-адсорбционного извлечения трития из газов, используемых для очистки вентиляционных выбросов в атомной промышленности и энергетике.
Известен также способ определения активности трития в контейнере с радиоактивными отходами (п. РФ №2225016, G01T 1/167, опубл. 27.02.2004), в котором описано устройство для осуществления данного способа, в состав которого входит контейнер, содержащий радиоактивные отходы, помещенные в ПВХ мешки так, чтобы в контейнере оставалось свободное пространство, детектор утечки, снабженный масс- спектрометром, отводящая трубка для отбора образцов имеет емкость и позволяет отбирать образцы газа из свободного пространства контейнера. Сигнал, подаваемый детектором утечки, зависит, наряду с другими факторами, от величины расхода изотопного газа и давления изотопного газа, находящегося перед местом утечки. Отводящая трубка через клапан подсоединена к ловушке из активированного угля, погруженной в жидкий азот.
Данное устройство предназначено для определения количества трития в радиоактивных отходах.
Известен адсорбер (п. РФ №96338, B01D 53/04, опубл. 27.07.2010), содержащий в качестве адсорбента монолитные цеолитные блоки в виде цилиндров, при этом корпус снабжен центральным кольцевым выступом с уплотнительными элементами по обоим торцам, к которым прилегают цеолитные блоки, в крышках с возможностью осевого перемещения установлены штуцеры для подвода и отвода обрабатываемой газовой среды.
Недостатком данного устройства является то, что конструкция адсорбера не позволяет своевременно зафиксировать момент, предшествующий проскоку НТО через адсорбер (момент отработки адсорбера) с целью его своевременной замены, что приводит к вероятности выхода больших количеств НТО в атмосферу или очищаемый объем.
Данное устройство принято за прототип.
2
4
Задачей полезной модели является своевременное фиксирование полного насыщения адсорбера (отработки) оксидированным тритием (ДТО, НТО, TO) с целью предотвращения выхода оксида трития во внешнюю среду, который в 10 раз радиотоксичнее газообразного трития.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящей полезной модели:
2
- исключение (своевременное предотвращение) выброса в окружающую среду оксида трития (ДТО, НТО, TO) при каталитически-адсорбционной очистке газов от трития (Т);
- компактность и простота устройства, вписывающегося в систему очистки газов от Т.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для контроля насыщения адсорбера тритированной водой последний снабжен контрольно-защитной приставкой (КПЗ), представляющей собой емкость с цеолитом с помещенным внутрь счетчиком излучения, соединенным с регистрирующим прибором, находящимся в зоне визуальной доступности. В качестве счетчика излучения может быть использован торцовый счетчик СБТ-13.
2
4
При очистке газов от Т путем его каталитического оксидирования с последующей адсорбцией образовавшейся тритированной воды (ДТО, НТО, TO) твердыми адсорбентами (цеолиты, силикагель, активированный уголь), чрезвычайно важно зафиксировать момент, предшествующий проскоку НТО через адсорбент (момент отработки адсорбции) с целью его своевременной замены. В противном случае не исключается вероятность выхода больших количеств оксидированного трития (НТО) в атмосферу, поскольку НТО в 10 раз радиотоксичнее газообразного Т.
2
2
Существующие методы степени насыщения твердых адсорбентов тритиевой (HO) или дейтериевой (ДО) водой: диэлектрический, весовой, химический, радиационный и др., не могут быть использованы для конкретных условий адсорбции НТО по причине их дискретности, громоздкости и не оперативности.
2
Динамика адсорбции описывается уравнением Шилова, согласно которому адсорбер насыщается парами HO послойно. Фронт адсорбции перемещается по длине адсорбера от входа к выходу. Если зафиксировать момент подхода фронта адсорбции к выходу из адсорбера, то можно своевременно зафиксировать момент отработки адсорбера, т.е. предотвратить выход НТО в атмосферу.
Для НТО положение фронта адсорбции можно определить путем регистрации тормозного излучения β-частиц Т в адсорбенте (цеолит, силикагель и др.). Если поместить детектор тормозного излучения в слой адсорбента на выходе из адсорбера, то по мере насыщения первых слоев (на выходе) адсорбента излучение регистрироваться не будет ввиду малого пробега квантов тормозного излучения Т в адсорбенте. Когда же произойдет насыщение НТО слоя, пролегающего к детектору, излучение будет зарегистрировано.
2
Регистрация тормозного излучения β-частиц Т может быть осуществлена торцовыми счетчиками с тонким окном (3…5 г/см), сцинтилляторами NaJ или органическими на основе полистирола, а также полупроводниковыми детекторами. Экспериментально был выбран торцовый счетчик СБТ-13, обладающий относительно малым фоном и небольшими габаритами.
На фиг. 1 показано устройство для контроля насыщения адсорбера тритированной водой, на фиг. 2 - изменение показаний прибора Р103 для регистрации фронта адсорбции НТО и прибора СП-1М, где
1 - счетчик излучения,
2 - цеолит,
3 - емкость,
4 - адсорбер,
5 - регистрирующий прибор.
КПЗ представляет собой емкость 3, оборудованный по образующей штуцерами. Вход КПЗ соединяется с выходом адсорбера 4. Емкость 3 заполнена цеолитом 2 NaA (0,5 л). Окно счетчика 1 СБТ-13 в КПЗ расположено перпендикулярно фронту адсорбции, поэтому регистрирующий прибор 5 срабатывает при насыщении ~20% цеолитов КПЗ, остальная часть цеолита выполняет защитные функции, предотвращая проскок НТО.
Вводить счетчик излучения 1 непосредственно в адсорбер 4 нецелесообразно, поскольку адсорбер 4 подлежит регенерации при высокой температуре (до 600°C), что требует извлечения счетчика 1 перед регенерацией адсорбера 4. Поэтому контроль насыщения адсорбера НТО предложено осуществлять с помощью контрольно-защитной приставки (КПЗ) к адсорберу 4. КПЗ - емкость 3 с адсорбентом НТО с помещенным внутрь счетчиком 1 СБТ-13 (фиг.1). В этом случае регистрирующий прибор 5, соединенный со счетчиком 1, срабатывает, когда фронт адсорбции перемещается из адсорбера 4 в КПЗ.
5
-1
-6
-5
Проверка работоспособности КПЗ с регистрирующим прибором проведена при очистке от T аргона при концентрации тритием на входе в катализатор 10…10 Ku/л. При этом содержание НТО на выходе из адсорбера составило 10…10 Ku/л. Регистрирующий прибор зафиксировал выход фронта адсорбции НТО из адсорбера в КПЗ. По мере продвижения фронта адсорбции вдоль окна счетчика показания регистрирующего прибора увеличиваются до 90 имп/мин. В то же время прибор, регистрирующий концентрацию T на выходе адсорбера с КЗП (СП-1М) не фиксирует увеличения показаний (проскока НТО) (см. фиг.2). Результаты проверки подтверждают эффективность и надежность регистрации момента полного насыщения абсорбции НТО.