核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置[实用新型专利]
(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)实用新型专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020076718.X
(22)申请日 2020.01.14
(73)专利权人 中广核研究院有限公司
地址 518000 广东省深圳市福田区上步中
路西深圳科技大厦15层（1502-1504、
1506）
专利权人 中国广核集团有限公司　
中国广核电力股份有限公司
(72)发明人 尹宇发宁　杜颖哲　汪栋　谢文章　
单陈瑜　林鹏　袁誉坤　李坤锋　
李丽丽　
(74)专利代理机构 广州三环专利商标代理有限驾校考试网上预约
公司 44202
代理人 张艳美　吴少鹏
(51)Int.Cl.G01N  30/06(2006.01)台式机能否无线上网
(54)实用新型名称核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置(57)摘要本实用新型公开了一种核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，包括载气瓶、进气瓶、干燥柱、浓缩柱、气相谱分离装置、真空装置和收集装置；浓缩柱用于吸附氪和氙；气相谱分离装置用于对浓缩柱吸附的氪和氙进行谱分离；真空装置用于抽取整个装置中的气体；收集装置用于收集分离提纯后的氪气和氙气。该核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，基于浓缩柱对于氪和氙的吸附性能，以及谱分离原理，能够对气态流出物中氪和氙的分离提纯，用于气态流出物中惰性气体的
准确测量。权利要求书1页  说明书5页  附图1页CN 212060095 U 2020.12.01
C N  212060095
U
1.一种核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，其特征在于，包括载气瓶、进气瓶、干燥柱、浓缩柱、气相谱分离装置、真空装置和收集装置；所述浓缩柱用于吸附氪和氙；所述气相谱分离装置用于对所述浓缩柱吸附的氪和氙进行谱分离；所述真空装置用于抽取整个装置中的气体；所述收集装置用于收集分离提纯后的氪气和氙气。
2.如权利要求1所述的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，其特征在于，所述进气瓶、干燥柱、浓缩柱、气相谱分离装置、真空装置和收集装置依次排列。
3.如权利要求1所述的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，其特征在于，所述干燥柱内填充分子筛。
天涯明月刀心法怎么获得4.如权利要求1所述的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，其特征在于，所述浓缩柱包括第一浓缩柱和第二浓缩柱，所述第一浓缩柱和第二浓缩柱内填充活性炭。
5.如权利要求4所述的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，其特征在于，所述气相谱分离装置包括热导检测器、标准柱和谱柱。
6.如权利要求5所述的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，其特征在于，所述载气瓶分别与所述进气瓶、干燥柱、第一浓缩柱和热导检测器连接。
7.如权利要求5所述的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，其特征在于，所述进气瓶依次与干燥柱、第一浓缩柱、第二浓缩柱、标准柱和谱柱相连直至热导检测器，所述第一浓缩柱和第二浓缩柱之间通过三通阀和六通阀相连，所述六通阀分别与所述三通阀、第二浓缩柱、热导检测器、及所述标准柱连接的第一四通阀相接，所述第二浓缩柱和标准柱通过所述六通阀和第一四通阀连接，所述标准柱和谱柱通过所述第一四通阀和第二四通阀相连，所述谱柱和热导检测器之间通过所述第二四通阀连接。
8.如权利要求5所述的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，其特征在于，所述收集装置包括氪收集柱和氙收集柱。
9.如权利要求8所述的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，其特征在于，所述干燥柱、浓缩柱、氪收集柱、氙收集柱、谱柱上均缠设有加热圈。
10.如权利要求1所述的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，其特征在于，还包括用于控制所述载气瓶的流量的质量流量控制器。
11.如权利要求1所述的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，其特征在于，所述载气瓶的载气为氦气。
权　利　要　求　书1/1页CN 212060095 U
核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及惰性气体分离装置，尤其涉及一种核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置。
背景技术
[0002]核电站在运行过程中会裂变产生的一些放射性惰性气体如Kr和Xe等，这些惰性气体被收集处理后将排往大气，其监测对于保障核设施的运行安全及环境人员健康十分重要，也将影响核电站放射性惰性气体排放评价的结果。核电厂气态流出物氪和氙监测多为低水平放射性核素监测，目前我国运行核电厂环境监测结果均低于探测限，无法计算照射剂量。因此，为克服现有测量技术的不足，开展新测量方法的应用研究，提出一种装置对Kr、Xe进行分离和提纯，配合β测量仪器，可用于核电站气态流出物中惰性气体的准确测量。[0003]中国科学技术大学在公开号为CN 104383784 A的专利中公开了立秋的文案
一种从环境气体中分离惰性气体的系统，采用低温分馏的方式，利用沸点不同实现惰性气体组分的初步分离，通过高温加热海绵钛对目标气体吸附并利用气相谱分离对富氪气体进行谱分离，最后分离得到的氪气被收集装置收集。此方法采用液氮降温进行低温分馏，不仅增加成本能耗，装置尺寸大，对于人员操作也具有一定的危险性。另外，福建宁德核电有限公司在公告号为CN 205941482 U的专利中，通过将氦载气瓶、分子筛柱、活性炭柱冷阱和气相谱仪等部件组合，利用活性炭柱冷阱对氪-85进行吸附，随后利用谱柱进一步提纯收集。此发明采用液氮降温的方法，对活性炭进行降温，增加能耗，且具有工业危险性；另外，核设施气态流出物中惰性气体测量成分主要为氪和氙，该装置只对氪-85气体有分离效果。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供一种能够在常温下高效分离和提纯核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置。
[0005]为了实现上述目的，本实用新型提供了一种核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，包括载气瓶、进气瓶、干燥柱、浓缩柱、气相谱分离装置、真空装置和收集装置；浓缩柱用于吸附氪和氙；气相谱分离装置用于对浓缩柱吸附的氪和氙进行谱分离；真空装置用于抽取整个装置中的气体；收集装置用于收集分离提纯后的氪气和氙气。
[0006]具体地，进气瓶、干燥柱、浓缩柱、气相谱分离装置、真空装置和收集装置依次排列。
[0007]具体地，干燥柱内填充分子筛。
[0008]较佳地，浓缩柱包括第一浓缩柱和第二浓缩柱，第一浓缩柱和第二浓缩柱内填充活性炭。
[0009]具体地，气相谱分离装置包括热导检测器、标准柱和谱柱。
[0010]具体地，载气瓶分别与进气瓶、干燥柱、第一浓缩柱和热导检测器连接。
[0011]具体地，进气瓶依次与干燥柱、第一浓缩柱、第二浓缩柱、标准柱和谱柱相连直至热导检测器，第一浓缩柱和第二浓缩柱之间通过三通阀和六通阀相连，六通阀分别与三通阀、第二浓缩柱、热导检测器、及标准柱连接的第一四通阀相接，第二浓缩柱和标准柱通过六通阀和第一四通阀连接，标准柱和谱柱通过第一四通阀和第二四通阀相连，谱柱和热导检测器之间通过第二四通阀连接。
[0012]具体地，收集装置包括氪收集柱和氙收集柱。
[0013]较佳地，干燥柱、浓缩柱、氪收集柱、氙收集柱、谱柱上均缠设有加热圈。[0014]较佳地，核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置还包括用于控制载气瓶的流量的质量流量控制器。
[0015]具体地，载气瓶的载气为氦气。
[0016]与现有技术相比，本实用新型的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置具有以下优点：
[0017]  1. 该核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，基于浓缩柱中活性炭对于氪和氙的吸附性能，以及谱分离原理，能够对气态流出物中氪和氙的分离提纯，用于核电站气态流出物中惰性气体的准确测量；
[0018]  2. 该核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，配有分子筛干燥柱、两级活性炭浓缩柱和谱柱，常温下利用活性炭对氪和氙的吸附性能，可充分吸收气态流出物中的微量氪、氙，去除杂质气体，并且能够在分离氪和氙的同时对杂质气体清除，并利用加热圈升温，对干燥柱、浓缩柱、谱柱进行活化再生，使用寿命长；
[0019]  3. 该核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，采用常温吸附的方式，仅使用常见吸附材料对氪和氙气体进行分离提纯，方法和装置简单可行，能耗低，降低了装置的复杂性和危险性；
[0020]  4. 该核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，利用不同物质在活性炭上脱附温
度差异，先通过两级活性炭浓缩柱对氪和氙初步提纯分离，再通过谱柱进一步分离，经过多级分离能够高效彻底分离气态流出物中极微量的氪和氙，对氪和氙有高回收率；
[0021]  5. 该核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置采用模块化设计，结构简单，占地面积小，操作简便，不存在液氮消耗及风险。
附图说明
梦见死去的妈妈[0022]图1是本实用新型中核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合给出的说明书附图对本实用新型的较佳实施例作出描述。
[0024]请参考图1，本实用新型提供了一种核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置，包括载气瓶1、进气瓶2、干燥柱3、浓缩柱（4，5）、气相谱分离装置（6，7，8）、真空装置9和收集装置（10，11）；干燥柱3用于除水；浓缩柱（4，5）用于吸附氪和氙；气相谱分离装置（6，7，8）用于对浓缩柱（4，5）吸附的氪和氙进行谱分离；真空装置9用于抽取整个
装置中的气体；收集装置（10，11）用于收集分离提纯后的氪气和氙气。
[0025]较佳地，核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置还包括用于控制载气瓶1的流量的质量流量控制器（F1，F2，F3）。在本实施例中，载气瓶1以氦气作为载气，用于对分离提纯装置内各部件进行吹扫，其流量通过质量流量控制器（F1，F2，F3）来调节。干燥柱3内填充有分子筛，用于除去样品气体中的水分。
[0026]较佳地，浓缩柱（4，5）包括第一浓缩柱4和第二浓缩柱5两级，第一浓缩柱4和第二浓缩柱5内均填充活性炭，且第一浓缩柱4和第二浓缩柱5均缠设有加热圈。常温下使用活性炭将气态流出物中的氪和氙吸附，由于活性炭对氪和氙具有较强的吸附特性，在常温下可完全吸附气态流出物中的微量氪和氙，样品气体通过第一浓缩柱4和第二浓缩柱5进行两级浓缩，近似可认为氪和氙已被完全吸附，其他杂质气体被完全排空。随后，通过缠绕在浓缩柱（4，5）上的加热圈（图未示）升温，利用不同气体在活性炭上的脱附温度不同，从而将氪和氙进行初步分离。
[0027]进一步的，氪和氙先后流入谱柱7和热导检测器8，通过谱柱7和热导检测器8进一步进行氪和氙两者的分离，最终达到分离提纯氪和氙的效果。具体地，当氦载气携带气体进入谱柱7时，不同气体在谱柱7中的吸附力和溶解度有差异，各组分将在谱柱7中得到分离。热导检测器8根据不同的气体与载气的导热系数不同，从而利用热敏元件进行检测。当氦载气携带分离后的氪和氙进入热导检测器8时，由于热导率的不同引起热敏电阻的阻值变化，形成不同谱峰，用于识别氪和氙。收集装置（10，11）分为氪收集柱10和氙收集柱11，当出现各自谱峰时，可通过调节阀门收集目标气
体。
[0028]在完成一次分离提纯后，需要对分离提纯装置的干燥柱3、第一浓缩柱4、第二浓缩柱5、氪收集柱10、氙收集柱11、谱柱7进行加热，因此，分离提纯装置内除标准柱6外的干燥柱3、第一浓缩柱4、第二浓缩柱5、氪收集柱10、氙收集柱11、谱柱7上均缠设有加热圈，用于活化再生，增加使用寿命。真空装置9为真空泵，用于对分离提纯装置进行抽真空，保证装置内无杂质气体。
[0029]请再参考图1，载气瓶1、进气瓶2、干燥柱3、第一浓缩柱4、第二浓缩柱5、谱柱7、真空装置9和氪收集柱10和氙收集柱11依次排列。分离提纯装置内气体走向通过调节管路上的阀门来控制，整套装置集成于设备模块内，占地面积小。具体地，载气瓶1分别通过三条气路与进气瓶2、干燥柱3和第一浓缩柱4及热导检测器8连接，相连管路间设有质量流量控制器（F1，F2，F3）用于调节氦气的流速，进气瓶2依次与干燥柱3、第一浓缩柱4、第二浓缩柱5、标准柱6和谱柱7相连直至热导检测器8。第一浓缩柱4和第二浓缩柱5之间通过三通阀V1和六通阀V2相连，该六通阀V2分别与第一浓缩柱4引出的三通阀V1、第二浓缩柱5、热导检测器8、及标准柱6连接的第一四通阀V3相接，第二浓缩柱5和标准柱6通过六通阀V2和第一四通阀V3连接，标准柱6和谱柱7通过第一四通阀V3和第二四通阀V4相连，谱柱7和热导检测器8之间通过第二四通阀V4连接。热导检测器8依次通过第三四通阀V5和第四四通阀V6与氪收集柱10、氙收集柱11相连，真空泵位于热导检测器8与氪收集柱10之间，用于抽取装置内气体。
什么是丁克一族
[0030]下面结合附图及所示的实施例对本实用新型的核电站气态流出物中超低放射性氪和氙的分离提纯装置具体工作流程详述如下：
[0031]1）热导检测器标定

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