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活性炭在原子能工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。不管是核反應(yīng)堆的操作、核燃料元件的生產(chǎn)、用過的核工業(yè)原件處理等過程以及清除廢水中的放射性肺、德和鈣，都離不開活性炭。原子能工業(yè)的特點(diǎn)是凡用過的循環(huán)氣體或廢氣都要通過活性炭層得到完全凈化。這對(duì)人員安全和對(duì)反應(yīng)堆反應(yīng)過程不利的組分的脫除是必不可少的。當(dāng)需脫除的氣體具有化學(xué)反應(yīng)性時(shí)，則通?？梢詰?yīng)用吸收作用，例如在硫代硫酸鹽溶液中的吸收脫除放射性碘。當(dāng)脫除的是比較不活潑的物質(zhì)或惰性氣體時(shí)，只能采取吸附法來解決，一般吸附劑是用活性炭。例如在用重水冷卻和調(diào)節(jié)反應(yīng)堆內(nèi)作為保護(hù)氣體用的氦的凈化就是一個(gè)例子。

 

在這種類型反應(yīng)堆內(nèi)，氦是作為惰性氣體在使用，能在水面上形成一層保護(hù)氣氛，在循環(huán)時(shí)，它能帶走由輻射分解生成的氧和錄而防止爆炸混合物的形成。在更換反應(yīng)堆燃料原件時(shí)，不可避免地帶進(jìn)空氣與空氣一起進(jìn)入的最危險(xiǎn)組分氛。氬氣容易被活化，而且氛在系統(tǒng)內(nèi)的積聚會(huì)影響反應(yīng)堆的經(jīng)濟(jì)操作。保護(hù)氣體內(nèi)氨的濃度不得超過0.001%。因此，循環(huán)用氦，在反應(yīng)堆運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要連續(xù)不斷地進(jìn)行凈化，而在反應(yīng)堆停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要進(jìn)行定期的凈化。

 

凈化方法是用鼓風(fēng)機(jī)將氦鼓出，先送往再生器，在再生器內(nèi)氛和氧被催化結(jié)合成重水。然后氦通過熱交換器系統(tǒng)，先被空氣冷卻，接著被氟利昂冷卻至 5℃，在該溫度下大部分的水被冷凝并返回到反應(yīng)堆。當(dāng)氦經(jīng)過熱交換和吸附處理，正在返回反應(yīng)堆外殼的已凈化的氮?dú)饬黝A(yù)冷卻以后，將氦送往用液態(tài)氮冷卻的吸附器。在這里活性炭吸附氮和氦，有時(shí)還有氪和氙。在吸附器吸附飽和時(shí)，再生是非常容易辦到的事。只要升高溫度，被吸附的氣體就會(huì)解吸出來了。為了連續(xù)操作，一般用兩個(gè)吸附器，交換使用。在一些反應(yīng)堆內(nèi)，在氬吸附前面再加一個(gè)凈化階段，這是用來脫除空氣中的氮和氧，且充填有熱至600~700℃的鈦簿片。

 

反應(yīng)堆中放出衰變產(chǎn)物，這些東西都有放射性，其中特別是 85Kr 和133Xe。它們都混在保護(hù)氣體中，必須把它們從氮、氦和氬氣中脫除干凈。這一過程的實(shí)施要采取一系列的脫除方法，首先采取過濾的方法，將保護(hù)氣體中的固體粒子去掉，接著讓過濾后的氣體通過催化劑床，使氣體中的氧和氫催化成水，在氣體海過干燥劑床被脫除，這時(shí)氣體通入被冷凍的活性炭床(-120℃)，這時(shí)保護(hù)氣體和被脫除的氣體一起被吸附。在對(duì)活性炭床進(jìn)行再生時(shí)，要緩慢地升溫，使解吸的氣體分別收集：第一部分是純的保護(hù)氣體，返回循環(huán)系統(tǒng);第二部分含有放射性物質(zhì)，經(jīng)過壓縮，裝入耐壓的容器內(nèi)。

 

在反應(yīng)堆中，U235 衰變產(chǎn)物中135Xe是一定要清除掉，否則會(huì)降低反應(yīng)堆的工作效率。

 

Xe135 的排出量度比較大，同時(shí)135Xe 的放射性比較強(qiáng)，這樣就不能把它直接放入大氣，否則就會(huì)造成嚴(yán)重的污染事件。一般是將排放出的氣體經(jīng)過壓縮，裝入壓力容器保存，等到它們過了半衰期，再把它放入大氣。另一種凈化方法，是將它們用活性炭濾器進(jìn)行過濾，后排入大氣。135Xe 在活性炭表面上吸附，會(huì)延遲分子的向前移動(dòng)，當(dāng)使用足夠厚的炭層時(shí)，在炭層內(nèi)就會(huì)發(fā)生統(tǒng)計(jì)學(xué)上有重要性的部分衰變過程。這樣氣體的活性就被明顯地減小，這時(shí)即可將它們排入大氣。

 

像上面所說一樣，在溶液中活性炭能吸附掉放射性同位素釔、鈰、鈣，這是其他吸附劑所沒有的功能。