治理放射性气体和蒸汽

随着我国核能工业的发展，排放的放射性气体对环境污染引起人们的重视，放射性污染治理成为研究的热点之一。

（1）碘化物   在原子反应堆的放射性蜕变过程中，主要排出两种碘的同位素:131I(半衰期8.04d）和133I（半衰期 21h），含碘的气体经燃料电池薄膜中的裂缝逸出，并首先污染热载体的第一回路。当状态失调时，这些放射性的碘化物可落入反应堆的锅炉中，但这些碘化物不应该落入室外空气中。因此，原子能发电站应安装为清除这些杂质所需的相应过滤系统。除单质碘外，在防悬浮微粒过滤器上还可收集部分杂质，可分离出甲基碘。如果在细孔活性炭上，甚至可从湿空气中很容易地清除单质碘蒸汽，而甲基碘却恰恰相反，它具有较高的蒸汽压力，以致用吸附方法都不可能获得较为满意的净化效果。表6-4所示的为甲基碘蒸汽压力随温度变化的关系。

                                                                                                                                                                                              表6-4  甲基碘蒸汽压力随温度变化的关系

为了净化空气进行了大量研究，其中以活性炭为过滤吸附材料的研究应用也较广。活性炭容易清除单质碘蒸汽，而甲基碘因具有较高蒸汽压力，难以吸附。因此利用浸渍活性炭在同位素交换或化学结合过程予以净化是当前较为满意的解决办法。

同位素交换利用的是没有放射性和不挥发的无机碘化物浸渍的活性炭，在放射性甲基碘于炭料层中短暂的停留时间内，在吸附剂上发生碘同位素的交换，因此由于无放射性碘的大量过剩，所以可达到良好的交换效率。

过滤装置是在相对湿度为90%~100%的条件下，能保证净化程度大于99%的、炭层长度不小于20cm矩形截面的、特殊结构的过滤器。为了预先防止放射性炭尘埃的放出，悬浮微粒过滤器可设置在用活性炭制成的过滤器之后。在原子能发电站中空气不断的经过活性炭过滤器而循环。因为在这种情况下，浸渍活性炭的吸附能力由于吸收了在过滤器操作期间内必须严格控制的有机蒸汽而有所降低。

化学结合是在利用叔胺浸渍的活性炭时，甲基碘可与其化合而生成季铵盐，它与其他胺相比具有较小的挥发性和较强的碱性而显得特别有效。然而胺易挥发，并降低活性炭的燃点温度，因此，像这样的浸渍组成在许多国家均不使用。

上海活性炭厂经筛选以2%TEDA（三亚乙基二胺）和2%KI浸渍的油棕炭制成专用活性炭，与复旦大学和上海原子核研究所合作研究应用，结果说明该浸渍活性炭可用作核电站中除碘过滤器的吸附材料。

（2）放射性稀有气体   水反应堆废气中含有极少量的长衰期的同位素氪，主要是含短衰期的同位素氪和氙。在吸附剂上长时间以大浓度保留这些稀有气体是不可能的。然而，如果在装有活性炭的一个吸附器中的持留时间与同位素的半衰期相比较是相当长的话，那么在活性炭上可积聚着由这些稀有气体短衰期的同位素所生成的固体产物。为了保证相当长的持留时间，可以用几个吸附器构成的系统。废空气应当利用干燥剂或者冷凝法进一步进行精细的干燥，为的是消除水分对吸附能力较差的稀有气体在吸附过程产生的不良影响。在这一系统中运行，主要是采用成型的细孔活性炭。

长衰期同位素氪，在废空气中仅有极少量，平常的净化装置是不可能回收的。为此目的，研究了一种特殊的过程，在该过程中是利用活性焦炭作吸附剂，为实现净化所加的空气流在并联设备中的一个设备先净化直到放空；而在第二个设备中，大量的放射性稀有气体氪利用空气流动方向同向被抽空，并在抽气时从吸附层中析出的少量含氪气体被送至第二个吸附器。大量的放射性稀有气体可利用抽空和以少量水蒸气置换而从炭层中除去。水冷凝之后，氪可以很高的浓度而析出。抽空过的反应堆加入空气，重新调至正压。由于235U、135Xe物的积聚会降低反应堆的效率，废气必须处理，可收集起来储藏越过衰变期，也可用厚层活性炭过滤，在炭层中衰变，使气体中污染物明显减少，然后排入大气。