RU2844566C1 - Method of recycling radioactive isotopes of hydrogen and apparatus for implementation thereof - Google Patents
Method of recycling radioactive isotopes of hydrogen and apparatus for implementation thereofInfo
- Publication number
- RU2844566C1 RU2844566C1 RU2024137405A RU2024137405A RU2844566C1 RU 2844566 C1 RU2844566 C1 RU 2844566C1 RU 2024137405 A RU2024137405 A RU 2024137405A RU 2024137405 A RU2024137405 A RU 2024137405A RU 2844566 C1 RU2844566 C1 RU 2844566C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydrogen
- oxygen
- gas
- water
- catalytic
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Группа изобретений связана единым изобретательским замыслом, относится к области атомной энергетики и может быть использована для утилизации радиоактивных веществ, в частности, для утилизации радиоактивных изотопов водорода (тритий, дейтерий) без газовых сбросов в процессе работы.The group of inventions is linked by a single inventive concept, relates to the field of nuclear energy and can be used for the disposal of radioactive substances, in particular, for the disposal of radioactive hydrogen isotopes (tritium, deuterium) without gas discharges during operation.
Известны способы очистки газов от изотопов водорода, основанные на физических и химических методах очистки. Физические методы очистки основаны на различиях физических свойств газов и включают в себя использование мембран из материалов с избирательной проницаемостью по водороду, низкотемпературную дистилляцию, адсорбцию и абсорбцию водорода на различных материалах. Химические методы очистки основаны на окислении изотопов водорода и последующем улавливании образующегося оксида на различных ловушках (Л.Ф. Беловодский, В.К. Гаевой, В.И. Гришмановский. Тритий. - М.: Энергоатомиздат, 1985, стр.).There are known methods for purifying gases from hydrogen isotopes based on physical and chemical purification methods. Physical purification methods are based on differences in the physical properties of gases and include the use of membranes made of materials with selective permeability for hydrogen, low-temperature distillation, adsorption and absorption of hydrogen on various materials. Chemical purification methods are based on the oxidation of hydrogen isotopes and subsequent capture of the resulting oxide in various traps (L.F. Belovodsky, V.K. Gaevoy, V.I. Grishmanovsky. Tritium. - M.: Energoatomizdat, 1985, p.).
Известен способ удаления водорода из газов, заключающийся в том, что воздух, содержащий водород, забирают из помещения, пропускают через аппарат, содержащий катализатор, на котором водород окисляется при комнатной температуре, образующуюся воду адсорбируют на том же катализаторе, после чего очищенный воздух направляют обратно в помещение. При этом в качестве катализатора используют материал, состоящий из носителя-оксида олова и алюминия, пропитанного на 0,25-2,5 мас.% платиной и на 0,25-2,5 мас.% палладием (Заявка ЕПВ №0089183 на изобретение «Способ удаления водорода из газов», опубл. 21.09.83 МПК С01В 3/58, B01J 23/56, 23/62). К недостаткам этого способа можно отнести следующие. Во-первых, при наличии в воздухе пассивирующих примесей, например СО, эффективность работы катализатора резко уменьшается, вследствие адсорбции этих примесей на активной поверхности палладия и платины. Во-вторых, поскольку очистка воздуха происходит при комнатной температуре, то катализатор неизбежно будет адсорбировать пары воды из воздуха. По мере увлажнения катализатора его каталитическая активность будет уменьшаться, вплоть до практически полного прекращения процесса окисления. Поэтому, через определенные периоды работы, при достижении критической степени увлажнения, необходимо проводить восстановление катализатора, заключающееся в удалении накопившейся в нем воды путем нагрева.A known method for removing hydrogen from gases consists in taking air containing hydrogen from a room, passing it through an apparatus containing a catalyst in which hydrogen is oxidized at room temperature, the resulting water is adsorbed on the same catalyst, after which the purified air is sent back into the room. In this case, the catalyst is a material consisting of a tin and aluminum oxide carrier impregnated with 0.25-2.5 wt.% platinum and 0.25-2.5 wt.% palladium (EPO Application No. 0089183 for the invention "Method for Removing Hydrogen from Gases", published on 21.09.83 IPC C01B 3/58, B01J 23/56, 23/62). The disadvantages of this method include the following. Firstly, if there are passivating impurities in the air, such as CO, the efficiency of the catalyst is sharply reduced due to the adsorption of these impurities on the active surface of palladium and platinum. Secondly, since air purification occurs at room temperature, the catalyst will inevitably adsorb water vapor from the air. As the catalyst becomes moistened, its catalytic activity will decrease, until the oxidation process practically stops. Therefore, after certain periods of operation, when a critical degree of moistening is reached, it is necessary to restore the catalyst, which consists of removing the water accumulated in it by heating.
Известен способ преобразования водородосодержащей среды с мольным соотношением водорода к кислороду в диапазоне от 1,5:1 до 2,5:1 дегидрогенизацией в каталитическом реакторе пропусканием потока через слой катализатора из группы платиново-палладиевых катализаторов со скоростью от 0,5 до 100 л/мин и давлении реакции от 0,07 до 0,15 МПа с окислением водорода до воды (патент РФ №2554879, МПК B01J 23/42, публ. 27.06.2015 г.). К недостаткам известного способа относится отсутствие возможности обеспечения стабильной и безопасной работы ядерного реактора.A known method is for converting a hydrogen-containing medium with a molar ratio of hydrogen to oxygen in the range from 1.5:1 to 2.5:1 by dehydrogenation in a catalytic reactor by passing a flow through a catalyst bed from the group of platinum-palladium catalysts at a rate of 0.5 to 100 l/min and a reaction pressure of 0.07 to 0.15 MPa with oxidation of hydrogen to water (RU Patent No. 2554879, IPC B01J 23/42, published on 27.06.2015). The disadvantages of the known method include the inability to ensure stable and safe operation of the nuclear reactor.
Известен способ очистки воздуха от радиоактивных изотопов водорода путем восстановления трития из воздуха, характеризующийся окислением трития воздуха в водородно-кислородном пламени (патент РФ №2635809 на изобретение «СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ГАЗООБРАЗНОГО ТРИТИЯ И ЕГО КОНЦЕНТРАЦИИ В ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ ВОДЫ», опубл. 16.11.2017, МПК G21F 9/02, C01B 4/00, B01D 59/00). Недостатком данного способа является высокая тепловая нагрузка на оборудование, обусловленная открытым горением водородно-кислородной смеси, применением водяного фильтра с прямым пропусканием газ с парами тритиевой воды, что приводит к образованию дополнительного объема жидких радиоактивных отходов.A known method of air purification from radioactive hydrogen isotopes by reducing tritium from air, characterized by the oxidation of air tritium in a hydrogen-oxygen flame (RU Patent No. 2635809 for the invention "METHOD AND DEVICE FOR AIR PURIFICATION FROM GASEOUS TRITIUM AND ITS CONCENTRATION IN A CONSTANT VOLUME OF WATER", published on 16.11.2017, IPC G21F 9/02, C01B 4/00, B01D 59/00). The disadvantage of this method is the high thermal load on the equipment due to the open combustion of the hydrogen-oxygen mixture, the use of a water filter with direct passage of gas with tritium water vapor, which leads to the formation of an additional volume of liquid radioactive waste.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является способ утилизации радиоактивных изотопов водорода, включающий пропускание водород-кислородной газовой смеси через слой катализатора из группы платиново-палладиевых катализаторов с окислением водорода до воды. Поток водородосодержащей среды с мольным соотношением водорода к кислороду в диапазоне от 1,5:1,0 до 2,5:1,0 в каталитическом блоке пропускают через слой катализатора из группы платиново-палладиевых катализаторов со скоростью от 0,5 до 100 л/мин и давлении реакции от 0,07 до 0,15 Мпа. В топливном растворе протекает радиолиз с получением побочных продуктов водорода и кислорода, которые направляются в надтопливное пространство, а затем под действием воздушного компрессора при высоких скоростях прокачки парогазовую смесь направляют через систему охлаждения с одноконтурным теплообменником для снижения температуры до 10-30°С в каталитический блок с находящимся в нем платиново-палладиевым катализатором, в виде нанесенного тонким слоем на поверхность керамических гранул из оксида алюминия в качестве носителя катализатора, где осуществляют рекомбинацию водорода в воду в виде парогазовой смеси, которую затем направляют посредством компрессора в исходное надтопливное пространство для образования замкнутого цикла утилизации радиолитического газа, при этом осуществляют контроль в режиме онлайн параметров - давления, концентрации водорода преобразуемой газовой среды на входе в каталитический блок и на выходе из него, а также температуры в каталитическом блоке (патент РФ №2748214 на группу изобретений «СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВОДОРОДОСОДЕРЖАЩЕЙ СРЕДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА», опубл. 21.05.2021, МПК G21C 1/24). Недостатком известного способа является относительно невысокая безопасность ввиду низкоэффективной системой теплоотвода реактора, заполненного катализатором. Данный способ не позволяет эффективно контролировать перегревы газа в системе при увеличении потока газа через реактор. Кроме того в известном способе не предусмотрена система отделения образующегося водяного конденсата.The closest to the claimed technical solution in terms of the set of essential features is a method for utilizing radioactive hydrogen isotopes, including passing a hydrogen-oxygen gas mixture through a catalyst bed from the group of platinum-palladium catalysts with the oxidation of hydrogen to water. A flow of a hydrogen-containing medium with a molar ratio of hydrogen to oxygen in the range from 1.5:1.0 to 2.5:1.0 in the catalytic block is passed through a catalyst bed from the group of platinum-palladium catalysts at a rate of 0.5 to 100 l/min and a reaction pressure of 0.07 to 0.15 MPa. Radiolysis occurs in the fuel solution, producing hydrogen and oxygen by-products that are sent to the above-fuel space, and then, under the action of an air compressor at high pumping rates, the vapor-gas mixture is sent through a cooling system with a single-circuit heat exchanger to reduce the temperature to 10-30 ° C into a catalytic block with a platinum-palladium catalyst located therein, in the form of a thin layer applied to the surface of ceramic granules made of aluminum oxide as a catalyst carrier, where hydrogen is recombined into water in the form of a vapor-gas mixture, which is then sent by means of a compressor to the original above-fuel space to form a closed cycle of radiolytic gas utilization, while online monitoring of the parameters is carried out - pressure, hydrogen concentration of the converted gas medium at the inlet to the catalytic block and at the outlet from it, as well as the temperature in the catalytic block (RU Patent No. 2748214 for a group of inventions "METHOD OF CONVERTING HYDROGEN-CONTAINING ENVIRONMENT AND A DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD", published 21.05.2021, IPC G21C 1/24). The disadvantage of the known method is its relatively low safety due to the low-efficiency heat removal system of the reactor filled with a catalyst. This method does not allow effective control of gas overheating in the system when the gas flow through the reactor increases. In addition, the known method does not provide a system for separating the resulting water condensate.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка эффективного способа утилизации радиоактивных изотопов водорода.The task that the claimed technical solution is aimed at solving is the development of an effective method for the disposal of radioactive hydrogen isotopes.
Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в повышении безопасности за счет снижения пожароопасности процесса, упрощении запуска реакции каталитического окисления в горелке и улучшении теплоотвода.The technical result achieved as a result of solving the set task consists of increasing safety by reducing the fire hazard of the process, simplifying the start of the catalytic oxidation reaction in the burner and improving heat dissipation.
Указанный технический результат достигается тем, что способ утилизации радиоактивных изотопов водорода включает пропускание водород-кислородной газовой смеси через слой катализатора из группы платиново-палладиевых катализаторов с окислением водорода до воды с предварительным нагревом газовой смеси до температуры 120÷150°С; нагнетание нагретой газовой смеси в каталитическую горелку трубчатой конструкции с платиново-палладиевым катализатором; дожигание водородо-кислородной смеси в инертной атмосфере азота, циркулирующего в закрытом контуре; теплосъем выделяющегося тепла посредством циркуляции охлаждающего агента через межтрубное пространство каталитической горелки; конденсацию воды; отделение воды от газа; направление отделенного газа с новой порцией водорода и кислорода в каталитическую горелку; вывод отделенной воды из цикла утилизации, при этом осуществляют контроль состава газовой фазы водорода и кислорода.The specified technical result is achieved in that the method for utilizing radioactive hydrogen isotopes includes passing a hydrogen-oxygen gas mixture through a catalyst bed from the group of platinum-palladium catalysts with the oxidation of hydrogen to water with preliminary heating of the gas mixture to a temperature of 120÷150°C; pumping the heated gas mixture into a catalytic burner of a tubular design with a platinum-palladium catalyst; afterburning the hydrogen-oxygen mixture in an inert atmosphere of nitrogen circulating in a closed circuit; heat removal of the released heat by circulating a cooling agent through the intertube space of the catalytic burner; condensation of water; separation of water from the gas; direction of the separated gas with a new portion of hydrogen and oxygen into the catalytic burner; removal of the separated water from the utilization cycle, while monitoring the composition of the gas phase of hydrogen and oxygen.
Предпочтительно, чтобы нагнетание газовой смеси в каталитическую горелку осуществляли с объемным расходом от 0,1 нм3/час до 300 нм3/час с избыточным давлением от 10 кПа до 100 кПа.It is preferable that the injection of the gas mixture into the catalytic burner is carried out with a volumetric flow rate of 0.1 nm3/hour to 300 nm3/hour with an excess pressure of 10 kPa to 100 kPa.
Предпочтительно, чтобы каталитическое окисление водорода до воды осуществляли при температуре 120÷350°С.It is preferable that the catalytic oxidation of hydrogen to water is carried out at a temperature of 120÷350°C.
Предпочтительно, чтобы теплосъем выделяющегося тепла осуществляли посредством циркуляции охлаждающего агента через межтрубное пространство каталитической горелки с изменяющейся скоростью с поддержанием температуры охлаждающего агента в диапазоне 40°С на входе в горелку и не более 90°С на выходе.It is preferable that the heat removal of the released heat is carried out by circulating the cooling agent through the intertube space of the catalytic burner at a variable speed while maintaining the temperature of the cooling agent in the range of 40°C at the inlet to the burner and no more than 90°C at the outlet.
Предпочтительно, чтобы в качестве газовой смеси использовали смесь с объемным соотношением водород/кислород/азот от 1/1/23,65 до 1,9/1/22,6.It is preferable that the gas mixture used be a mixture with a volume ratio of hydrogen/oxygen/nitrogen from 1/1/23.65 to 1.9/1/22.6.
Предпочтительно, чтобы контроль состава газовой фазы осуществляли при нагнетании газовой смеси в каталитическую горелку и при отделении воды от газа, а избыток кислорода поддерживали на уровне не менее 50%.It is preferable that the composition of the gas phase be controlled during the injection of the gas mixture into the catalytic burner and during the separation of water from the gas, and that the excess oxygen be maintained at a level of at least 50%.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях исполнения, оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:A comparative analysis of the claimed invention with the prototype showed that in all cases of execution, it differs from the known, closest technical solution:
- предварительным нагревом газовой смеси до температуры 120÷150°С;- preliminary heating of the gas mixture to a temperature of 120÷150°C;
- нагнетанием нагретой газовой смеси в каталитическую горелку трубчатой конструкции с платиновыо-палладиевым катализатором;- by pumping a heated gas mixture into a catalytic burner of tubular design with a platinum-palladium catalyst;
- дожиганием водородо-кислородной смеси в инертной атмосфере азота, циркулирующего в закрытом контуре;- afterburning of the hydrogen-oxygen mixture in an inert atmosphere of nitrogen circulating in a closed circuit;
- теплосъемом выделяющегося тепла посредством циркуляции охлаждающего агента через межтрубное пространство каталитической горелки;- heat removal of the released heat by circulating the cooling agent through the intertube space of the catalytic burner;
- конденсацией воды;- water condensation;
- отделением воды от газа;- separation of water from gas;
- направлением отделенного газа с новой порцией водорода и кислорода в каталитическую горелку;- directing the separated gas with a new portion of hydrogen and oxygen into the catalytic burner;
- выводом отделенной воды из цикла утилизации;- removal of separated water from the recycling cycle;
- контролем состава газовой фазы водорода и кислорода.- control of the composition of the gas phase of hydrogen and oxygen.
В предпочтительных случаях исполнения заявляемое изобретение отличается от известного, наиболее близкого технического решения:In preferred embodiments, the claimed invention differs from the known, closest technical solution:
- нагнетанием газовой смеси в каталитическую горелку с объемным расходом от 0,1 нм3/час до 300 нм3/час с избыточным давлением от 10 кПа до 100 кПа;- by pumping a gas mixture into a catalytic burner with a volumetric flow rate from 0.1 nm3/hour to 300 nm3/hour with an excess pressure from 10 kPa to 100 kPa;
- осуществлением каталитического окисления водорода до воды при температуре 120÷350°С;- implementation of catalytic oxidation of hydrogen to water at a temperature of 120÷350°C;
- осуществлением теплосъема выделяющегося тепла посредством циркуляции охлаждающего агента через межтрубное пространство каталитической горелки с изменяющейся скоростью с поддержанием температуры охлаждающего агента в диапазоне 40°С на входе в горелку и не более 90°С на выходе;- the removal of heat generated by circulating a cooling agent through the intertube space of a catalytic burner at a variable speed while maintaining the temperature of the cooling agent in the range of 40°C at the inlet to the burner and no more than 90°C at the outlet;
- использованием в качестве газовой смеси смеси с объемным соотношением водород/кислород/азот от 1/1/23,65 до 1,9/1/22,6;- using a mixture with a volumetric ratio of hydrogen/oxygen/nitrogen from 1/1/23.65 to 1.9/1/22.6 as a gas mixture;
- осуществлением контроля состава газовой фазы при нагнетании газовой смеси в каталитическую горелку и при отделении воды от газа;- monitoring the composition of the gas phase when pumping a gas mixture into a catalytic burner and when separating water from the gas;
- поддержанием избытка кислорода на уровне не менее 50%.- maintaining excess oxygen at a level of at least 50%.
Предварительный нагрев газовой смеси до температуры 120÷150°С позволяет упростить запуск реакции каталитического окисления в горелке. При нагревании газовой смеси до температуры, менее 120°С не происходит запуска реакции окисления. При нагревании газовой смеси до температуры, превышающей 150°С возможно снижение производительности установки по водороду для снижения риска перегреваPreheating the gas mixture to a temperature of 120÷150°C simplifies the start of the catalytic oxidation reaction in the burner. When heating the gas mixture to a temperature of less than 120°C, the oxidation reaction does not start. When heating the gas mixture to a temperature exceeding 150°C, the plant's hydrogen productivity may be reduced to reduce the risk of overheating.
Нагнетание нагретой газовой смеси в каталитическую горелку трубчатой конструкции с платиновыо-палладиевым катализатором, дожигание водородно-кислородной смеси в инертной атмосфере азота, циркулирующей в закрытом контуре; теплосъем выделяющегося тепла посредством циркуляции охлаждающего агента через межтрубное пространство каталитической горелки позволяет сделать процесс более безопасным, а также более эффективно рассеивать выделяющееся тепло в процессе каталитического окисления водорода на балластном газе (азоте).Pumping a heated gas mixture into a catalytic burner of a tubular design with a platinum-palladium catalyst, afterburning the hydrogen-oxygen mixture in an inert nitrogen atmosphere circulating in a closed circuit; heat removal of the released heat by circulating a cooling agent through the intertube space of the catalytic burner makes the process safer, and also more effectively dissipates the released heat during the catalytic oxidation of hydrogen on ballast gas (nitrogen).
Конденсация воды, отделение воды от газа, направление отделенного газа с новой порцией водорода и кислорода в каталитическую горелку, вывод отделенной воды из цикла, позволяет осуществить процесс утилизации радиоактивных изотопов водорода без выброса в атмосферу, что значительно улучшает экологическое состояние окружающей среды.Condensation of water, separation of water from gas, direction of separated gas with a new portion of hydrogen and oxygen into a catalytic burner, removal of separated water from the cycle, allows the process of utilization of radioactive isotopes of hydrogen without emission into the atmosphere, which significantly improves the ecological state of the environment.
Контроль состава газовой фазы водорода и кислорода позволяет отслеживать безопасное соотношение газов в газовой смеси.Monitoring the composition of the gas phase of hydrogen and oxygen allows you to track the safe ratio of gases in the gas mixture.
Нагнетание газовой смеси в каталитическую горелку с объемным расходом от 0,1 нм3/час до 300 нм3/час с избыточным давлением от 10 кПа до 100 кПа обеспечивает постоянную циркуляцию газа с новой порцией водорода через реактор.Injection of a gas mixture into a catalytic burner with a volumetric flow rate from 0.1 nm3/hour to 300 nm3/hour with an excess pressure from 10 kPa to 100 kPa ensures constant circulation of gas with a new portion of hydrogen through the reactor.
Осуществление каталитического окисления водорода до воды при температуре 120÷350°С позволяет окислить водород до воды в безопасном диапазоне температур.The implementation of catalytic oxidation of hydrogen to water at a temperature of 120÷350°C allows for the oxidation of hydrogen to water in a safe temperature range.
Осуществление теплосъема выделяющегося тепла посредством циркуляции охлаждающего агента через межтрубное пространство каталитической горелки с изменяющейся скоростью с поддержанием температуры охлаждающего агента в диапазоне 40°С на входе в горелку и не более 90°С на выходе обеспечивает гибкость и эффективность системы теплосъема при изменении производительности установкиThe implementation of heat removal of the released heat by circulating the cooling agent through the intertube space of the catalytic burner at a variable speed while maintaining the temperature of the cooling agent in the range of 40°C at the inlet to the burner and no more than 90°C at the outlet ensures the flexibility and efficiency of the heat removal system when the plant's productivity changes.
Использование в качестве газовой смеси с объемным соотношением водород/кислород/азот от 1/1/23,65 до 1,9/1/22,6 обеспечивает широкий диапазон стабильной работы оборудования.The use of a gas mixture with a volume ratio of hydrogen/oxygen/nitrogen from 1/1/23.65 to 1.9/1/22.6 ensures a wide range of stable equipment operation.
Осуществление контроля состава газовой фазы при нагнетании газовой смеси в каталитическую горелку и при отделении воды от газа позволяет контролировать безопасную концентрацию водорода и кислорода в процессе.Monitoring the composition of the gas phase when injecting the gas mixture into the catalytic burner and when separating water from the gas allows for monitoring the safe concentration of hydrogen and oxygen in the process.
Поддержание избытка кислорода на уровне не менее 50% позволяет обеспечить безопасное соотношение водород/кислород. При содержании избытка кислорода более 50% происходит увеличение объема циркулирующего в контуре газа, что ведет к перерасходу энергии на нагрев газа; при содержании кислорода менее 50%, существует опасность образование гремучего газа (образование стехиометрического соотношения системы водород/кислород).Maintaining an excess of oxygen of at least 50% ensures a safe hydrogen/oxygen ratio. When the excess oxygen content is more than 50%, the volume of gas circulating in the circuit increases, which leads to an excess of energy spent on heating the gas; when the oxygen content is less than 50%, there is a risk of formation of detonating gas (formation of a stoichiometric ratio of the hydrogen/oxygen system).
Заявленный способ утилизации радиоактивных изотопов водорода иллюстрируется блок-схемой, представленной на фиг. 1.The claimed method for the disposal of radioactive hydrogen isotopes is illustrated by the block diagram presented in Fig. 1.
Пример осуществления способа. Способ осуществляют следующим образом. Поток водорода (дейтерий, тритий, протий - любой изотоп водорода), подают из устройства 1, генерирующего водород (реактор, баллоны с водородом и пр), вместе с потоком кислорода из устройства 2, генерирующего кислород (баллоны и пр.) в каталитическую горелку 3 с платиново- палладиевом катализатором 4 на всас воздушного компрессора 5. Для предотвращения возникновения взрывоопасных концентрации водородо-кислородной смеси процесс дожигания ведется в инертной атмосфере азота, циркулирующего в закрытом контуре, который подается из устройства 6, генерирующего чистый азот - баллоны или любое другое устройство. На всасе воздушного компрессора 5 установлены анализаторы 7-1 содержания кислорода, 7-2 содержания водорода, по показаниям которых происходит подпитка кислорода с помощью регулирующего клапана 14. Избыток кислорода поддерживают на уровне не менее 50% (для обеспечение безопасного соотношения водород/кислород). Каталитическое сжигание водорода сопровождается большим выделением тепла на платиново- палладиевом катализаторе 4 в горелке 3. Для его эффективного отвода горелка 3 имеет трубчатую конструкцию, межтрубное пространство которой заполнено охлаждающим агентом 8. Теплосъем осуществляют путем циркуляции охлаждающего агента 8 через горелку. Поддержание требуемой температуры охлаждающего агента 8 (40°С на входе в горелку 8, не более 90°С - на выходе) осуществляют за счет изменения скорости циркуляции охлаждающего агента 8. В случае возникновения аварийных ситуаций, связанных с резким перегревом катализатора 4 (более 350°С), предусмотрена продувка горелки 3 свежим азотом. Во время этой операции срабатывают отсечные клапаны водорода 15-1 и кислорода 15-2 в циркуляционном контуре 9 и открываются клапан 16 на подачу азота и сброса газовой смеси в линию 10 спецгазоочистки. Для нагрева газовой смеси до температуры начала реакции окисления на период пуско-наладки в контуре 9 применяется трубчатый электронагреватель 11. В процессе каталитического сжигания водорода в горелке 3 образуется тяжелая вода, которую вместе с избытком кислорода отводят на охлаждение до температуры начала конденсации в теплообменник 12, где водяные пары переходят в жидкую фазу. Затем газожидкостную смесь разделяют в сепараторе 13 на газовую смесь и тяжелую воду. Газовая смесь вместе с новой порцией газов направляется на всас воздушного компрессора 5. Контроль состава газовой фазы осуществляют в сепараторе 13, а также на всасе воздушного компрессора 5. Образованную в сепараторе 13 воду отводят из цикла.Example of the method implementation. The method is implemented as follows. A hydrogen flow (deuterium, tritium, protium - any hydrogen isotope) is fed from device 1 generating hydrogen (reactor, hydrogen cylinders, etc.), together with an oxygen flow from device 2 generating oxygen (cylinders, etc.) into a catalytic burner 3 with a platinum-palladium catalyst 4 to the intake of an air compressor 5. To prevent the occurrence of explosive concentrations of the hydrogen-oxygen mixture, the afterburning process is carried out in an inert atmosphere of nitrogen circulating in a closed circuit, which is fed from device 6 generating pure nitrogen - cylinders or any other device. Analyzers 7-1 for oxygen content, 7-2 for hydrogen content are installed at the intake of the air compressor 5, according to the readings of which oxygen is replenished using a regulating valve 14. The excess oxygen is maintained at a level of at least 50% (to ensure a safe hydrogen/oxygen ratio). Catalytic combustion of hydrogen is accompanied by a large release of heat on the platinum-palladium catalyst 4 in the burner 3. For its effective removal, the burner 3 has a tubular design, the intertube space of which is filled with a cooling agent 8. Heat removal is carried out by circulating the cooling agent 8 through the burner. Maintaining the required temperature of the cooling agent 8 (40 °C at the inlet to the burner 8, no more than 90 °C at the outlet) is carried out by changing the circulation rate of the cooling agent 8. In the event of emergency situations associated with a sharp overheating of the catalyst 4 (more than 350 °C), purging of the burner 3 with fresh nitrogen is provided. During this operation, the hydrogen 15-1 and oxygen 15-2 shut-off valves in the circulation circuit 9 are triggered and valve 16 opens to supply nitrogen and discharge the gas mixture into the special gas cleaning line 10. To heat the gas mixture to the temperature of the onset of the oxidation reaction during the commissioning period, a tubular electric heater 11 is used in circuit 9. During the catalytic combustion of hydrogen in burner 3, heavy water is formed, which, together with excess oxygen, is removed for cooling to the temperature of the onset of condensation in heat exchanger 12, where water vapor passes into the liquid phase. Then the gas-liquid mixture is separated in separator 13 into a gas mixture and heavy water. The gas mixture, together with a new portion of gases, is directed to the intake of air compressor 5. The composition of the gas phase is monitored in separator 13, as well as at the intake of air compressor 5. The water formed in separator 13 is removed from the cycle.
Заявляемый способ исключает выбросы радиоактивных изотопов водорода в атмосферу в процессе утилизации, упрощает запуск реакции каталитического окисления в горелке, повышает безопасность процесса за счет улучшения теплоотвода и использования азота для дожигания водородо-кислородной смеси в инертной атмосфере.The claimed method eliminates emissions of radioactive hydrogen isotopes into the atmosphere during the disposal process, simplifies the launch of the catalytic oxidation reaction in the burner, and increases the safety of the process by improving heat removal and using nitrogen to burn off the hydrogen-oxygen mixture in an inert atmosphere.
Известна установка для очистки воздуха от трития, содержащая герметично закрытую камеру для окисления трития при высокой температуре в водородно-кислородном пламени, газовая смесь для которого поступает из водородно-кислородного генератора, насос для вывода полученной смеси воздуха и водяных паров, холодильник для ее охлаждения, водяной фильтр для удержания конденсированной воды, оборудование для хранения трития (патент RU 2635809 C2 на группу изобретений «СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА ОТ ГАЗООБРАЗНОГО ТРИТИЯ И ЕГО КОНЦЕНТРАЦИИ В ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ ВОДЫ», опубл. 16.11.2017, МПК G21F 9/02, C01B 4/00, B01D 59/00). Недостатком известной установки является высокая пожароопасность процесса, обусловленная открытым пламенным горением трития. Кроме того, использование водяного фильтра увеличивает объем жидких радиоактивных отходов, нарушает материальный баланс процесса за счет частичного растворения газов при пропускании газовой смеси через фильтр.A known installation for purifying air from tritium contains a hermetically sealed chamber for oxidizing tritium at a high temperature in a hydrogen-oxygen flame, the gas mixture for which comes from a hydrogen-oxygen generator, a pump for removing the resulting mixture of air and water vapor, a refrigerator for cooling it, a water filter for retaining condensed water, equipment for storing tritium (patent RU 2635809 C2 for a group of inventions "METHOD AND DEVICE FOR PURE AIR FROM GASEOUS TRITIUM AND ITS CONCENTRATION IN A CONSTANT VOLUME OF WATER", published 16.11.2017, IPC G21F 9/02, C01B 4/00, B01D 59/00). A disadvantage of the known installation is the high fire hazard of the process, caused by the open flame combustion of tritium. In addition, the use of a water filter increases the volume of liquid radioactive waste and disrupts the material balance of the process due to the partial dissolution of gases when the gas mixture passes through the filter.
Известно наиболее близкое по совокупности существенных признаков и выбранное в качестве прототипа устройство для очистки воздуха от радиоактивных изотопов водорода - газообразного трития, включающее ядерный реактор, генерирующий смесь радиоактивного водорода и кислорода, систему охлаждения, каталитический блок с катализатором из группы платиново-палладиевых катализаторов. В каталитическом блоке установлены отсеки, одна часть которых заполнена платиново-палладиевым катализатором, нанесенным на гранулированную керамическую основу, другая часть отсеков образует систему газопроницаемых каналов каталитического блока. Система охлаждения представляет собой трубчатый теплообменник для охлаждения водородсодержащей газовой смеси, поступающей из надтопливного пространства ядерного реактора в систему каталитической рекомбинации водорода, воздушный компрессор для постоянной принудительной циркуляции газовой смеси реактора из надтопливного пространства ядерного реактора в каталитический блок и обратно с образованием замкнутого цикла утилизации радиолитического газа (патент RU 2748214C1 на группу изобретений «СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ВОДОРОДОСОДЕРЖАЩЕЙ СРЕДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА», опубл. 21.05.2021, МПК G21C 1/24) Известное устройство предназначено для каталитической утилизации радиоактивных изотопов водорода, образующихся при работе растворного ядерного реактора, что значительно ограничивает область его применения для других источников радиоактивных изотопов водорода. Известное устройство характеризуется трудностью запуска реакции каталитического окисления в горелке и недостаточно высокой безопасностью ввиду низкоэффективной системы теплоотвода и существования риска возникновения локальных перегревов, в том числе при увеличении производительности по утилизируемому водороду/тритию. Также известному устройству присущи проблемы образования конденсата на стенках аппаратов, что снижает эффективность работы устройства.The closest device in terms of the set of essential features and selected as a prototype for air purification from radioactive hydrogen isotopes - gaseous tritium, including a nuclear reactor generating a mixture of radioactive hydrogen and oxygen, a cooling system, a catalytic block with a catalyst from the group of platinum-palladium catalysts is known. In the catalytic block, compartments are installed, one part of which is filled with a platinum-palladium catalyst applied to a granulated ceramic base, the other part of the compartments forms a system of gas-permeable channels of the catalytic block. The cooling system is a tubular heat exchanger for cooling the hydrogen-containing gas mixture coming from the above-fuel space of the nuclear reactor to the catalytic hydrogen recombination system, an air compressor for continuous forced circulation of the reactor gas mixture from the above-fuel space of the nuclear reactor to the catalytic unit and back to form a closed cycle of radiolytic gas utilization (patent RU 2748214C1 for a group of inventions "METHOD FOR CONVERTING A HYDROGEN-CONTAINING ENVIRONMENT AND A DEVICE FOR IMPLEMENTING THE METHOD", published on 21.05.2021, IPC G21C 1/24). The known device is intended for the catalytic utilization of radioactive hydrogen isotopes formed during the operation of a solution nuclear reactor, which significantly limits the scope of its application to other sources of radioactive hydrogen isotopes. The known device is characterized by the difficulty of starting the catalytic oxidation reaction in the burner and insufficiently high safety due to the low-efficiency heat removal system and the risk of local overheating, including when increasing the productivity of utilized hydrogen/tritium. The known device also has problems with the formation of condensate on the walls of the devices, which reduces the efficiency of the device.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание эффективной установки утилизации радиоактивных изотопов водорода в замкнутой системе без газовых сбросов в атмосферу.The task that the claimed invention is aimed at solving is the creation of an effective installation for the disposal of radioactive hydrogen isotopes in a closed system without gas discharges into the atmosphere.
Технический результат, достигаемый в результате решения поставленной задачи, заключается в расширении области применения установки, в том числе, для различных источников радиоактивных изотопов водорода; повышении безопасности работы установки; улучшении его технических и эксплуатационных характеристик (упрощение запуска реакции каталитического окисления, улучшение теплосъема, исключение образования конденсата).The technical result achieved as a result of solving the set task consists in expanding the scope of application of the installation, including for various sources of radioactive hydrogen isotopes; increasing the safety of the installation; improving its technical and operational characteristics (simplifying the launch of the catalytic oxidation reaction, improving heat removal, eliminating the formation of condensate).
Указанный технический результат достигается тем, что установка для утилизации радиоактивных изотопов водорода включает устройства, генерирующие смесь радиоактивного водорода, кислорода и чистого азота; каталитический блок с катализатором из группы платиновых катализаторов, представляющий собой каталитическую горелку трубчатой конструкции с сухим платиново-палладиевым катализатором; трубчатый теплообменник для охлаждения водородсодержащей газовой смеси, воздушный компрессор для постоянной принудительной циркуляции газовой смеси с образованием замкнутого цикла утилизации радиоактивных изотопов водорода; нагреватель, обеспечивающий предварительный нагрев газовой смеси; сепаратор обеспечивающий - отделение воды от газа, анализаторы содержания кислорода и водорода в газовой фазе; регулирующие клапаны, обеспечивающие подпитку кислородом и водородом.The specified technical result is achieved in that the installation for utilization of radioactive hydrogen isotopes includes devices generating a mixture of radioactive hydrogen, oxygen and pure nitrogen; a catalytic unit with a catalyst from the group of platinum catalysts, which is a catalytic burner of a tubular design with a dry platinum-palladium catalyst; a tubular heat exchanger for cooling the hydrogen-containing gas mixture, an air compressor for constant forced circulation of the gas mixture with the formation of a closed cycle for the utilization of radioactive hydrogen isotopes; a heater providing preliminary heating of the gas mixture; a separator providing - separation of water from the gas, analyzers of the oxygen and hydrogen content in the gas phase; control valves providing oxygen and hydrogen replenishment.
Предпочтительно, чтобы анализаторы содержания кислорода и водорода были установлены на всасе воздушного компрессора.It is preferable that oxygen and hydrogen content analyzers be installed at the air compressor intake.
Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях исполнения оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:A comparative analysis of the claimed invention with the prototype showed that in all cases of execution it differs from the known, closest technical solution:
- выполнением каталитического блока, включающим каталитическую горелку трубчатой конструкции с сухим платиново- палладиевым катализатором;- implementation of a catalytic unit, including a tubular catalytic burner with a dry platinum-palladium catalyst;
- наличием устройства, генерирующего чистый азот;- the presence of a device that generates pure nitrogen;
- наличием нагревателя, обеспечивающего предварительный нагрев газовой смеси;- the presence of a heater that provides preliminary heating of the gas mixture;
- наличием сепаратора, обеспечивающего отделение воды от газа;- the presence of a separator that ensures the separation of water from gas;
- наличием анализатора содержания кислорода и водорода в газовой фазе;- the presence of an analyzer of oxygen and hydrogen content in the gas phase;
- наличием регулирующих клапанов, обеспечивающих подпитку кислорода и водорода.- the presence of control valves that provide oxygen and hydrogen supply.
В предпочтительных случаях исполнения изобретение отличается от известного, наиболее близкого технического решения:In preferred embodiments, the invention differs from the known, closest technical solution:
- выполнением анализаторов содержания кислорода и водорода, установленными на всасе воздушного компрессора;- implementation of oxygen and hydrogen content analyzers installed on the air compressor intake;
Выполнение каталитического блока, включающим каталитическую горелку трубчатой конструкции с сухим платиново- палладиевым катализатором, обеспечивает каталитическое окисление водорода до воды.The implementation of a catalytic unit, including a tubular catalytic burner with a dry platinum-palladium catalyst, ensures the catalytic oxidation of hydrogen to water.
Наличие устройства, генерирующего чистый азот, обеспечивает возможность дожигания водородно-кислородной смеси в инертной атмосфере азота, циркулирующего в закрытом контуре. Наличие инертного газа позволяет сделать процесс более безопасным, а также более эффективно рассеивать выделяющееся тепло в процессе каталитического окисления водорода на балластном газе (азоте).The presence of a device generating pure nitrogen provides the possibility of afterburning the hydrogen-oxygen mixture in an inert atmosphere of nitrogen circulating in a closed circuit. The presence of inert gas makes the process safer, as well as more effectively dissipates the heat released during the catalytic oxidation of hydrogen on ballast gas (nitrogen).
Наличие нагревателя предварительного нагрева газовой смеси позволяет упростить запуск каталитической горелки.The presence of a preheater for the gas mixture makes it easier to start the catalytic burner.
Наличие сепаратора обеспечивает отделение воды от газа с последующий отводом воды из цикла.The presence of a separator ensures the separation of water from gas with subsequent removal of water from the cycle.
Наличие анализаторов и регулирующих клапанов позволяет осуществить контроль состояния газовой фазы и поддерживать требуемый уровень кислорода (избыток не менее 50%).The presence of analyzers and control valves allows monitoring the state of the gas phase and maintaining the required oxygen level (excess of at least 50%).
Заявляемая установка иллюстрируется схемным чертежом установки для утилизации радиоактивных изотопов водорода, представленным на фиг. 1.The claimed installation is illustrated by a schematic drawing of an installation for the utilization of radioactive hydrogen isotopes, presented in Fig. 1.
На фиг. 1 представлена блок-схема установки для утилизации радиоактивных изотопов водорода.Fig. 1 shows a block diagram of an installation for the disposal of radioactive hydrogen isotopes.
В предпочтительном варианте установка для утилизации радиоактивных изотопов водорода включает устройство 1, генерирующее радиоактивный водород; устройство 2, генерирующее кислород, и устройство 5, генерирующее чистый азот; каталитический блок с катализатором из группы платиновых катализаторов, представляющий собой каталитическую горелку 3 трубчатой конструкции с сухим платиновым катализатором 4; трубчатый теплообменник 12 для охлаждения водородсодержащей газовой смеси, воздушный компрессор 5 для. постоянной принудительной циркуляции газовой смеси с образованием замкнутого цикла утилизации радиоактивных изотопов водорода; трубчатый нагреватель 11, обеспечивающий предварительный нагрев газовой смеси, предпочтительно до температуры 120÷150 град С; сепаратор 13, обеспечивающий отделение воды от газа; анализаторы 7-1 содержания кислорода, 7-2 содержания водорода в газовой фазе расположенные, соответственно, на всасевоздушного компрессора 5; регулирующие клапаны 14, обеспечивающие подпитку кислородом и водородом.In a preferred embodiment, the installation for utilizing radioactive hydrogen isotopes includes a device 1 generating radioactive hydrogen; a device 2 generating oxygen, and a device 5 generating pure nitrogen; a catalytic unit with a catalyst from the group of platinum catalysts, which is a catalytic burner 3 of a tubular design with a dry platinum catalyst 4; a tubular heat exchanger 12 for cooling the hydrogen-containing gas mixture, an air compressor 5 for continuous forced circulation of the gas mixture with the formation of a closed cycle for utilizing radioactive hydrogen isotopes; a tubular heater 11 providing preliminary heating of the gas mixture, preferably to a temperature of 120÷150 deg C; a separator 13 providing separation of water from the gas; analyzers 7-1 of the oxygen content, 7-2 of the hydrogen content in the gas phase located, respectively, on the intake of the air compressor 5; control valves 14 providing oxygen and hydrogen make-up.
Установка для утилизации радиоактивных изотопов водорода работает следующим образом.The installation for the disposal of radioactive hydrogen isotopes operates as follows.
Поток водорода (дейтерий, тритий, протий - любой изотоп водорода), подают из устройства 1, генерирующего водород (реактор, баллоны с водородом и пр), вместе с потоком кислорода из устройства 2, генерирующего кислород (баллоны и пр.) в каталитическую горелку 3 с платиново-палладиевом катализатором 4 на всас воздушного компрессора 5. Для предотвращения возникновения взрывоопасных концентрации водородо-кислородной смеси процесс дожигания ведется в инертной атмосфере азота, циркулирующего в закрытом контуре, который подается из устройства 6, генерирующего чистый азот - баллоны или любое другое устройство. На всасе воздушного компрессора 5 установлены анализаторы 7-1 содержания кислорода, 7-2 содержания водорода и , по показаниям которых происходит подпитка кислорода с помощью регулирующего клапана 14. Избыток кислорода поддерживают на уровне не менее 50% (для обеспечение безопасного соотношения водород/кислород). Каталитическое сжигание водорода сопровождается большим выделением тепла на платиново- палладиевом катализаторе 4 в горелке 3. Для его эффективного отвода горелка 3 имеет трубчатую конструкцию, межтрубное пространство которой заполнено охлаждающим агентом 8. Теплосъем осуществляют путем циркуляции охлаждающего агента 8 через горелку. Поддержание требуемой температуры охлаждающего агента 8 (40°С на входе в горелку 8, не более 90°С - на выходе) осуществляют за счет изменения скорости циркуляции охлаждающего агента 8. В случае возникновения аварийных ситуаций, связанных с резким перегревом катализатора 4 (более 350°С), предусмотрена продувка горелки 3 свежим азотом. Во время этой операции срабатывают отсечной клапан водорода 15-1 и отсечной клапан кислорода 15-2 в циркуляционном контуре 9 и открывается клапан 16 на подачу азота и сброса газовой смеси в линию 10 спецгазоочистки. Для нагрева газовой смеси до температуры начала реакции окисления на период пуско-наладки в контуре 9 применяется трубчатый электронагреватель 11. В процессе каталитического сжигания водорода в горелке 3 образуется тяжелая вода, которую вместе с избытком кислорода отводят на охлаждение до температуры начала конденсации в теплообменник 12, где водяные пары переходят в жидкую фазу. Затем газожидкостную смесь разделяют в сепараторе 13 на газовую смесь и тяжелую воду. Газовая смесь вместе с новой порцией газов направляется на всас воздушного компрессора 5. Контроль состава газовой фазы осуществляют в сепараторе 13, а также на всасе воздушного компрессора 5. Образованную в сепараторе 13 воду отводят из цикла.A stream of hydrogen (deuterium, tritium, protium - any hydrogen isotope) is fed from a device 1 generating hydrogen (reactor, hydrogen cylinders, etc.), together with a stream of oxygen from a device 2 generating oxygen (cylinders, etc.) into a catalytic burner 3 with a platinum-palladium catalyst 4 at the intake of an air compressor 5. To prevent the occurrence of explosive concentrations of the hydrogen-oxygen mixture, the afterburning process is carried out in an inert atmosphere of nitrogen circulating in a closed circuit, which is fed from a device 6 generating pure nitrogen - cylinders or any other device. At the intake of the air compressor 5, analyzers 7-1 for oxygen content, 7-2 for hydrogen content and are installed, according to the readings of which oxygen is replenished using a regulating valve 14. The excess oxygen is maintained at a level of at least 50% (to ensure a safe hydrogen/oxygen ratio). Catalytic combustion of hydrogen is accompanied by a large release of heat on the platinum-palladium catalyst 4 in the burner 3. For its effective removal, the burner 3 has a tubular design, the intertube space of which is filled with a cooling agent 8. Heat removal is carried out by circulating the cooling agent 8 through the burner. Maintaining the required temperature of the cooling agent 8 (40 °C at the inlet to the burner 8, no more than 90 °C at the outlet) is carried out by changing the circulation rate of the cooling agent 8. In the event of emergency situations associated with a sharp overheating of the catalyst 4 (more than 350 °C), purging of the burner 3 with fresh nitrogen is provided. During this operation, the hydrogen shut-off valve 15-1 and the oxygen shut-off valve 15-2 in the circulation circuit 9 are triggered and valve 16 opens to supply nitrogen and discharge the gas mixture into the special gas cleaning line 10. To heat the gas mixture to the temperature of the onset of the oxidation reaction during the commissioning period, a tubular electric heater 11 is used in circuit 9. During the catalytic combustion of hydrogen in burner 3, heavy water is formed, which, together with excess oxygen, is removed for cooling to the temperature of the onset of condensation in heat exchanger 12, where water vapor passes into the liquid phase. Then the gas-liquid mixture is separated in separator 13 into a gas mixture and heavy water. The gas mixture, together with a new portion of gases, is directed to the intake of air compressor 5. The composition of the gas phase is monitored in separator 13, as well as at the intake of air compressor 5. The water formed in separator 13 is removed from the cycle.
Заявляемая установка обеспечивает трехступенчатый съем тепла: первая ступень- в самой горелке за счет холодоносителя, циркулирующего в межтрубном пространстве; вторая ступень - в трубчатом теплообменнике (конденсатор воды), и третья ступень - в балластном избыточном газе - азоте, присутствующем в цикле.The claimed installation provides a three-stage heat removal: the first stage is in the burner itself due to the coolant circulating in the inter-pipe space; the second stage is in the tubular heat exchanger (water condenser), and the third stage is in the ballast excess gas - nitrogen, present in the cycle.
Наличие электронагревателя 11 обеспечивает возможность предварительного нагрева нагревателя газовой смеси до 120-150 град С, необходимого для запуска реакции каталитического окисления водорода/трития на каталитической горелке.The presence of electric heater 11 provides the possibility of preheating the gas mixture heater to 120-150 degrees C, which is necessary to start the reaction of catalytic oxidation of hydrogen/tritium on the catalytic burner.
Наличие сепаратора 13 позволяет отделить жидкую фазу в циркуляционном контуре и вывести воду их цикла.The presence of separator 13 allows separating the liquid phase in the circulation circuit and removing water from the cycle.
Наличие анализатора 7-1 содержания кислорода и анализатора 7-2 содержания водорода, установленных на всасе воздушного компрессора 5, обеспечивает контроль газовой фазы, что повышает безопасность процесса.The presence of the oxygen content analyzer 7-1 and the hydrogen content analyzer 7-2, installed on the intake of the air compressor 5, ensures control of the gas phase, which increases the safety of the process.
Использование различных источников выделения газообразного трития, который можно собрать в трубопроводе - продукты электролиза, газы, выделяющиеся из ядерного реактора,, газовые выбросы от оборудования и т.д., в качестве генератора радиоактивного водорода, расширяют возможности заявляемой установки.The use of various sources of gaseous tritium, which can be collected in a pipeline - electrolysis products, gases released from a nuclear reactor, gas emissions from equipment, etc., as a generator of radioactive hydrogen, expands the capabilities of the claimed installation.
Перечень конструктивных элементов:List of structural elements:
1. устройство, генерирующее водород;1. a device that generates hydrogen;
2. устройство, генерирующее кислород;2. a device that generates oxygen;
3. каталитическая горелка;3. catalytic burner;
4. платиново-палладиевый катализатор;4. platinum-palladium catalyst;
5. воздушный компрессор;5. air compressor;
6. устройство, генерирующего чистый азот;6. a device that generates pure nitrogen;
7. анализаторы содержания кислорода 7-1 и водорода 7- 2;7. oxygen content analyzers 7-1 and hydrogen 7-2;
8. охлаждающий агентом;8. cooling agent;
9. циркуляционный контур;9. circulation circuit;
10. линия спецгазоочистки;10. special gas cleaning line;
11. трубчатый электронагреватель;11. tubular electric heater;
12. теплообменник;12. heat exchanger;
13. сепаратор;13. separator;
14. регулирующие клапаны;14. control valves;
15. отсечные клапаны (водорода 15-1, кислорода 15-2);15. shut-off valves (hydrogen 15-1, oxygen 15-2);
16. клапан на подачу азота.16. Nitrogen supply valve.
Claims (8)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2844566C1 true RU2844566C1 (en) | 2025-08-04 |
Family
ID=
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3149155A1 (en) * | 1981-12-11 | 1983-06-23 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Process and apparatus for separating off hydrogen from gas mixtures by diffusion through a non-porous wall |
| DE3809367A1 (en) * | 1988-03-19 | 1989-09-28 | Kernforschungsz Karlsruhe | Process and apparatus for the combustion of hydrogen with oxygen |
| CA2291038A1 (en) * | 1997-06-04 | 1998-12-10 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Method of separating and selectively removing hydrogen contaminant from hydrogen-containing process streams and compositions useful therefor |
| RU2243148C1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-12-27 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии | Method of decreasing hydrogen isotope concentration in a gas medium |
| RU2554879C2 (en) * | 2010-04-15 | 2015-06-27 | Чайна Петролеум & Кемикал Корпорейшн | Method of selective oxidative dehydrogenation of hydrogen-containing gas, mixed with co |
| RU2605561C1 (en) * | 2015-08-27 | 2016-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Method of extracting hydrogen isotopes from gas mixtures |
| RU2635809C2 (en) * | 2013-01-30 | 2017-11-16 | КАСАБОВ Евгений Борисов | Method and device for purifying air from gaseous tritium and its concentration in constant water volume |
| RU2748214C1 (en) * | 2020-04-17 | 2021-05-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for converting a hydrogen-containing medium and a device for implementing the method |
| RU2758464C1 (en) * | 2021-03-09 | 2021-10-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for purification of gas mixture from tritium |
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3149155A1 (en) * | 1981-12-11 | 1983-06-23 | Kernforschungsanlage Jülich GmbH, 5170 Jülich | Process and apparatus for separating off hydrogen from gas mixtures by diffusion through a non-porous wall |
| DE3809367A1 (en) * | 1988-03-19 | 1989-09-28 | Kernforschungsz Karlsruhe | Process and apparatus for the combustion of hydrogen with oxygen |
| CA2291038A1 (en) * | 1997-06-04 | 1998-12-10 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Method of separating and selectively removing hydrogen contaminant from hydrogen-containing process streams and compositions useful therefor |
| RU2243148C1 (en) * | 2003-03-24 | 2004-12-27 | Российская Федерация в лице Министерства Российской Федерации по атомной энергии | Method of decreasing hydrogen isotope concentration in a gas medium |
| RU2554879C2 (en) * | 2010-04-15 | 2015-06-27 | Чайна Петролеум & Кемикал Корпорейшн | Method of selective oxidative dehydrogenation of hydrogen-containing gas, mixed with co |
| RU2635809C2 (en) * | 2013-01-30 | 2017-11-16 | КАСАБОВ Евгений Борисов | Method and device for purifying air from gaseous tritium and its concentration in constant water volume |
| RU2605561C1 (en) * | 2015-08-27 | 2016-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Method of extracting hydrogen isotopes from gas mixtures |
| RU2748214C1 (en) * | 2020-04-17 | 2021-05-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for converting a hydrogen-containing medium and a device for implementing the method |
| RU2758464C1 (en) * | 2021-03-09 | 2021-10-28 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for purification of gas mixture from tritium |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Raymundo-Pinero et al. | Temperature programmed desorption study on the mechanism of SO2 oxidation by activated carbon and activated carbon fibres | |
| US4849155A (en) | Process and apparatus for decontaminating exhaust gas from a fusion reactor fuel cycle of exhaust gas components containing chemically bonded tritium and/or deuterium | |
| EP2704153B1 (en) | Gas treatment equipment of nuclear power plant | |
| JPS5927878B2 (en) | Method for removing tritium and its compounds from gas streams | |
| RU2844566C1 (en) | Method of recycling radioactive isotopes of hydrogen and apparatus for implementation thereof | |
| US4867762A (en) | Method and a device for purifying a gas containing hydrogen isotopes | |
| US4196176A (en) | Method and apparatus for controlling accidental releases of tritium | |
| LT5934B (en) | Treatment method, treatment facility and impurity removing material for radioactive gaseous vaste | |
| CN106139840A (en) | Purifier and method containing low concentration VOC waste gas | |
| EP0871537B1 (en) | Method and system for heat transfer using a material for the unmixed combustion of fuel and air | |
| Bixel et al. | A study of catalytic oxidation and oxide adsorption for the removal of tritium from air | |
| JP3246641B2 (en) | Treatment of exhaust gas containing methyl bromide | |
| US4304645A (en) | Process for removing helium and other impurities from a mixture containing deuterium and tritium, and a deuterium/tritium mixture when purified in accordance with such a process | |
| EP0254538A1 (en) | Method for dry clean-up of waste material | |
| GB2187973A (en) | Process and apparatus for decontaminating exhaust gas from a fusion reactor fuel cycle | |
| US7344688B2 (en) | Process for treating alkali metals charged with tritium or components contaminated with alkali metals charged with tritium | |
| EP0160648A1 (en) | Means and procedure for removal of carbon dioxide | |
| RU2286201C2 (en) | Method of purification of the gas outbursts and the device for its realization | |
| CN213253828U (en) | Low-temperature heat accumulating type catalytic oxidation treatment device | |
| RU2203216C2 (en) | Method of regenerating gaseous waste contaminated with hydrogen or its isotope | |
| Irianto et al. | Analysis of oxidation performance in helium purification system of the Indonesia experimental power reactor | |
| JPH10339794A (en) | Gas waste treatment facility | |
| CN113318582A (en) | Process for adsorbing, desorbing and catalytically oxidizing VOCs (volatile organic compounds) by using activated carbon in pharmaceutical industry | |
| CN223337096U (en) | Waste hydrogen recycling system | |
| KR102860459B1 (en) | Absorption Tower Recycling System |