[0001] 本发明涉及氦净化技术领域，具体涉及一种低温吸附系统及氦净化系统。

[0002] 模块式高温气冷堆核电站采用氦净化系统用于净化堆芯氦气中产生的杂质，其中低温吸附器用于吸收Xe、Kr等放射性气体杂质。

[0003] 氦净化系统正常运行时，从堆芯出来进入系统的气体杂质主要有C粉尘、CO、CO2、O2、H2气体等，通过尘埃过滤器去除粉尘类杂质，通过氧化铜床将H2和O2催化成H2O、CO催化成CO2，然后再通过分子筛床去除CO2和H2O，最后通过低温吸附器除去无法被分子筛吸附的Xe、Kr、CH4等杂质。

[0004] 在运行一段时间后，低温吸附器达到饱和需要进行再生，再生时通过加热使低温吸附器的杂质解析出来，然后将废气排往氦净化废气贮存罐进行贮存衰变。

[0005] 在氦净化系统实际运行过程中，部分CO2和H2O会穿透分子筛床进入低温吸附器，在低温吸附器解析时随其他放射性气体一起排往废气贮存罐，这会导致废气排放量增加，占用宝贵的放射性废气衰变容积，同时，残存于管道中的CO2会在再生分子筛床时吸附于分子筛床的出口侧，在下次净化启动后这些过吸附的CO2会部分解析出来进入到低温氦氦热交换器并在这里发生冻堵，导致低温吸附器失效。

[0027] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0028] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0029] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0030] 此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

[0031] 现有技术的低温吸附器净化方式将低温吸附器与正常净化列隔离开并与氦净化再生系统连接后，通过膜压机提供循环动力，电加热器加热后，将低温吸附器中吸附的气体杂质解析出来，随着解析出的气体增加，系统压力升高，之后打开隔离阀3将废气排至废气贮罐进行存储。因未考虑低温吸附器中存在部分CO2，导致解析出的CO2气体也会一同排放至废气贮罐，导致废气贮罐可用于容纳Xe、Kr等放射性裂变气体的空间变少；由于单个废气贮罐只能容纳3次低温吸附器再生产生的气体，贮罐可用容积变小变相拉长了低温吸附器的再生间隔，从而降低了低温吸附器的可用时间，进而会导致一回路产生的放射性气体无法被有效吸附，导致一回路放射性水平升高。

[0032] 因此，为了解决上述问题，本实施例在原低温吸附器再生装置基础上增加辅助分子筛床，该辅助分子筛床实际为氦净化再生系统的分子筛床，具体地，本实施例提供的低温吸附系统如图1所示，包括：低温吸附器、第一汽水分离器、第一隔离阀、第二隔离阀、辅助分子筛床、加压加热模块。

[0033] 如图1所示，低温吸附器，其第一端输入气体，其第二端与第一汽水分离器的第一端连接，其用于吸附气体中的放射性气体。

[0034] 具体地，氦净化系统正常运行时，从堆芯出来进入系统的气体杂质主要有C粉尘、CO、CO2、O2、H2气体等，通过尘埃过滤器去除粉尘类杂质，通过氧化铜床将H2和O2催化成H2O、CO催化成CO2，然后再通过分子筛床去除CO2和H2O，最后通过低温吸附器除去无法被分子筛吸附的Xe、Kr、CH4等杂质。

[0035] 如图1所示，第一汽水分离器，其第二端与第一隔离阀的第一端、辅助分子筛床的第一端连接，其用于对输入其内部的气体进行气液分离。

[0036] 如图1所示，第二隔离阀，其第一端与第一隔离阀的第二端、辅助分子筛床的第二端、加压加热模块的第一端连接。

[0037] 如图1所示，加压加热模块，其第二端与低温吸附器的第三端连接，其用于对输入其内部的气体进行加压加热后为低温吸附器提供动力。

[0038] 具体地，当第一隔离阀关闭、第二隔离阀关闭时，辅助分子筛床吸收进入其内部气体的气相杂质；当第一隔离阀打开、第二隔离阀打开时，低温吸附器通过第一汽水分离器、第一隔离阀、第二隔离阀将放射性气体排出。

[0039] 本实施例在原低温吸附器的净化流程基础上将辅助分子筛床(原本只用于再生氦净化正常列分子筛床时使用)连接至再生回路，将第一隔离阀、第二隔离阀均关闭，则在低温吸附中被解析出的气体在循环过程中会不断通过辅助分子筛床，而辅助分子筛床能有效去除氦气中的CO2和H2O等气相杂质，但辅助分子筛床不会吸附Xe、Kr等放射性气体，在循环足够长时间后，通过取样检测气体中CO2含量，当足够低后，便可将第二隔离阀打开，剩余杂质气体(主要为Xe、Kr等放射性气体)排往废气贮罐，从而达到减少CO2排放的目的。

[0040] 在一些可选的实施方式中，如图2所示，加压加热模块包括：膜压机及第一电加热器。

[0041] 如图2所示，膜压机，其第一端与第二隔离阀的第一端连接，其第二端与第一电加热器的第一端连接，其用于对输入其内部的气体加压；第一电加热器，其第二端与低温吸附器的第三端连接，其用于对输入其内部的气体加热。

[0042] 在一些可选的实施方式中，如图3所示，低温吸附系统还包括：第三隔离阀，其连接与低温吸附器与第一汽水分离器之间，其用于启动低温吸附器再生流程。

[0043] 在一些可选的实施方式中，如图4所示，低温吸附系统还包括：第一冷却器，其连接于第三隔离阀与第一汽水分离器之间，其用于对输入其内部的气体进行冷却。

[0044] 可选地，第一冷却器为水冷却器或氦冷却器，可以同时使用水冷却器及氦冷却器，或者仅使用水冷却器或氦冷却器，具体情况根据实际工况选择。

[0045] 在一些可选的实施方式中，如图5所示，低温吸附系统还包括：废气贮罐，其与第二隔离阀的第二端连接，其用于储存放射性气体。

[0046] 在本实施例中提供一种氦净化系统，如图6所示，包括：反应堆一回路、第二电加热器、氧化铜床、第一热交换器、第二汽水分离器、分子筛床、第四隔离阀、第二热交换器及以上实施例及其任一可选的实施方式的低温吸附系统。

[0047] 如图6所示，反应堆一回路，其第一端输入待净化氦气，其第二端通过第二电加热器与氧化铜床的第一端连接。

[0048] 如图6所示，氧化铜床，其第二端与第一热交换器的第一端连接，其用于将H2和O2催化成H2O、CO催化成CO2。

[0049] 如图6所示，第一热交换器，其第二端与第二汽水分离器的第一端连接，其第三端与反应堆一回路的第三端连接。

[0050] 如图6所示，分子筛床，其第一端与第二汽水分离器的第二端连接，其第二端与第二热交换器的第一端连接，其用于在氦净化过程中去除CO2和H2O。

[0051] 如图6所示，第二热交换器，其第一端通过第四隔离阀与第一热交换器的第四端连接，其第二端与低温吸附器的第一端连接，其第三端与低温吸附器的第三端连接，其第四端与第一热交换器的第四端连接。

[0052] 如图6所示，第一热交换器温度高于第二热交换器温度。

[0053] 可选地，如图7所示，氦净化系统还包括：尘埃过滤器，其连接于反应堆一回路的第二端与第二电加热器之间，其用于去除待净化氦气中粉尘类杂质。

[0054] 具体地，氦净化系统正常运行时，从堆芯出来进入系统的气体杂质主要有C粉尘、CO、CO2、O2、H2气体等，通过尘埃过滤器去除粉尘类杂质，通过氧化铜床将H2和O2催化成H2O、CO催化成CO2，然后再通过分子筛床去除CO2和H2O，最后通过低温吸附器除去无法被分子筛吸附的Xe、Kr、CH4等杂质。

[0055] 在运行一段时间后，低温吸附器达到饱和需要进行再生，再生时通过加热使低温吸附器的杂质解析出来，然后将废气排往氦净化废气贮存罐进行贮存衰变。

[0056] 在一些可选的实施方式中，如图8所示，氦净化系统还包括：第二冷却器，其连接于第一热交换器的第二端与第二汽水分离器的第一端之间。

[0057] 可选地，第二冷却器为水冷却器或氦冷却器。

[0058] 虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。