一種消氫系統及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及消除氣體介質中氫氣的系統和裝置，尤其涉及一種氫氣點火器。
【背景技術】
[0002]保證核反應堆安全運行一個重要環節是將氫氣移除核反應堆氣路，因為氣態氫的積聚可能會達到危險級濃度，導致其與結構材料之間發生不良相互作用，造成這些材料的降解損壞(主要是電路元件上表面的氧化膜)。此外，氫氣在氣路積聚也是其達到爆炸濃度限的先決條件。
[0003]為了移除氣路中的氫，現有技術中采用了以下多種方法:
[0004]俄羅斯專利RU2430876公開了一種從氣態混合物中除去氫氣的裝置。該裝置的工作原理基于一個氫氣擴散通過的氣體滲透膜。其結果是純氫被收集在上述隔膜背后的腔體內，殘氫和其余氣體介質通過排氣口排出。當需要過濾除去混合氣體中低濃度的氫氣時，由于氫氣擴散過膜時間延長，且需增大滲透膜面積，使用該種方法處理效率極為低下。
[0005]美國專利US6356613公開了從含氫混合氣體中的除去氣態氫的裝置。在該裝置中，含氫氣體混合物通過催化劑層并在此發生低溫氧化生成水，處理后的氣體混合物再從裝置中移除。以氫氣轉化成水(水蒸氣)的形式可保證其快速高效地從氣路中移除，因為基于現有成熟的氣體干燥技術，可非常容易地除去氣路中的氧化態氫(水，水蒸氣)。但是，這種裝置只能用于含氧氣體介質的消氫。當需要處理缺氧氣體介質時，該裝置無法從上述含氫缺氧氣體中除去氫氣。
[0006]缺氧氣體介質用于液態金屬反應堆冷卻劑氣路中，因此亟需一種從上述氣體介質中除去氫氣或類似氣體的有效方法。
[0007]為了維持保護性氣體(氣體介質)，特別是惰性氣體所要求達到的雜質組成，在核反應設備運行過程中，消除保護性氣體混有的氫氣同樣十分有必要。可通過氫氣點火器除去保護氣體中的氫氣。
[0008]俄羅斯專利RU2253915公開了一種帶有氧化鉛的氫氣點火器，其中氧化鉛可運輸含氫惰性氣體流(氣體介質)。氧化鉛攜帶的氫氣被氧化生成水后，再混入惰性氣體流中。當應用上述點火器消除氣體介質(保護氣體)中氫時，保護氣體容易被鉛或者氧化鉛雜質污染，這些雜質可能會對反應堆設備的結構部件產生不良影響，還可能會污染冷卻劑。
[0009]—旦氫氣氧化產生的水沒有從氣體介質中去除，輸出的保護性氣中的水蒸氣飽和度可能會超出可接受范圍。
[0010]另外，由于消氫過程伴隨著氧化銅還原生成銅，當所有或者有效的氧化銅被還原生成銅后，需從點火器中移除并更換新的氧化銅。
[0011]此外還應指出，這種基于氧化鉛的氫氣點火器效率相對較低。

【發明內容】

[0012]本發明的目的在于提供一種氫氣點火器，該點火器不會產生對反應堆設施結構部件和/或冷卻劑(特別是鉛鉍冷卻劑)有害的雜質，不會污染氣體介質(如保護氣體)，可提高消氫效率，還可除去消氫過程中產生的水蒸氣。
[0013]此外，本發明的又一目的在于提供一種消氫系統，該系統不會產生對反應堆設施結構部件和/或冷卻劑(特別是鉛鉍冷卻劑)有害的雜質，不會污染氣體介質(如保護氣體)，無需更換除氫物質，可延長系統運行周期。
[0014]為達到上述目的，本發明采用以下技術方案:
[0015]本發明氫氣點火器包括一個帶有氣體介質供氣口和排氣口的殼體，以及放置于所述殼體內含氧化鉍和/或鉛的填料。作為優選方式之一，所述氧化鉍為Bi2O3，所述填料優選顆粒狀。
[0016]所述點火器殼體內安裝至少一個裝載填料的反應IlO優選地，所述殼體內裝有一個自氣體介質供氣口起并穿過至少一個反應釜的分流管，且該分流管在其穿過反應釜處的側壁上設有一個或多個開口。此外，優選地，至少一個反應釜上設有氣體介質的進口和出
□ O
[0017]優選地，所述點火器殼體上設有一個加熱器。優選地，所述點火器殼體包含帶有一個氣體介質供氣口的頂蓋，帶有一個氣體介質排氣口的底蓋。所述加熱器安裝在殼體的一側壁上。
[0018]作為本發明的一個技術方案，本發明提供了一種包含上述任何一種氫氣點火器【具體實施方式】的消氫系統。所述點火器殼體上連接一根供應管，可通過氣體介質供氣口供應氣體介質，所述點火器殼體上連接一根排放管，可通過氣體介質排氣口排出氣體介質。所述供應管上安裝有一個或多個可控制氣體介質流入的節流閥，所述排放管上安裝有一個或多個可控制含氧氣體介質流入的節流閥。
[0019]所述供應管上設有一個加熱器。流經點火器的氣體介質主要包括惰性氣體。
[0020]優選地，該系統還包含一個冷卻器和一個冷凝器，所述氫氣點火器殼體和所述冷卻器通過所述排放管相互連通，排放出的氣體介質通過氣體介質排氣口進入冷卻器和冷凝器。
[0021]該系統還包含一個或多個安裝于排放管上可控制氣體介質流出的節流閥。
[0022]作為本發明的一個技術方案，本發明提供了一種包含上述任何以一種氫氣點火器和消氫系統具體實施例方式的反應堆設備。優選地，所述反應堆為核反應堆，并使用鉛鉍冷卻劑。
[0023]作為本發明的一個技術方案，本發明提供了一種包含氫氣點火器的消氫系統的循環使用方法，所述系統包含:一個帶有氣體介質供氣口和排氣口的殼體;放置于所述殼體內的含氧填料;一根與殼體連接并通過氣體介質供氣口供應氣體介質的供應管;一根與殼體連接并通過氣體介質排氣口排出氣體介質的排放管;安裝于供應管上用于控制含氫氣體介質流入的一個或多個節流閥；安裝于排放管上用于控制含氧氣體介質流入的一個或多個節流閥。
[0024]所述使用方法包括以下步驟:含氫氣體介質流入氫氣點火器;含氫氣體介質供應中止;含氧氣體介質流入氫氣點火器;含氧氣體介質供應中止。當含氫氣體介質流入氫氣點火器，點火器內的氣體介質同時排出；當含氧氣體介質流入氫氣點火器，該氣體將保留在點火器內，直到鉍和/或氧化鉍被完全氧化，反應后的氣體被排放出來。
[0025]優選地，含氧填料包括一種金屬氧化物，所述金屬氧化物可選自氧化鉍B1和/或B i203和/或氧化鉛。更優選地，所述含氧填料選自顆粒狀填料。
[0026]優選地，所述點火器殼體內安裝至少一個裝載含氧填料的反應釜。此外，所述殼體內裝有一個自氣體介質供氣口起并穿過至少一個反應爸的分流管，且該分流管在其穿過反應釜處的側壁上設有一個或多個開口。優選地，至少一個反應釜上設有氣體介質的進口和出口。
[0027]優選地，所述點火器殼體上設有一個加熱器。優選地，所述點火器殼體包含帶有一個氣體介質供氣口的頂蓋，帶有一個氣體介質排氣口的底蓋，所述殼體側壁上安裝有一個加熱器。優選地，所述供應管上安裝有一個加熱器。優選地，所述氣體介質包括惰性氣體。
[0028]優選地，該系統還包含一個冷卻器和一個冷凝器，所述氫氣點火器殼體和所述冷卻器通過所述排放管相互連通，排放出的氣體介質通過氣體介質排氣口進入冷卻器和冷凝器。
[0029]優選地，該系統還包含安裝于排放管上可控制氣體介質流出的節流閥。
[0030]本發明點火器和消氫系統具有以下有益技術效果:零污染，不會產生對反應堆設備結構部件和/或冷卻劑(特別是鉛鉍冷卻劑)，從而增強反應堆的可靠性和操作安全性。
[0031]另外，本發明提高了氫氣點火器