一种原位量热的快速氚贮存与供给床制造技术

本发明专利技术公开了一种原位量热的快速氚贮存与供给床，解决现有技术氢同位素贮存床传热、传质慢，功能单一，不能满足氢同位素快速吸、放以及快速加热、冷却的实际使用要求，以及不能实现贮氚时的实时计量的问题。本发明专利技术包括真空保温筒，贮氢化学床主体，以及外加热装置；贮氢化学床主体包括贮氢化学床基座、电模拟体、测温导气管和金属过滤管；本发明专利技术结构简单、设计科学合理，使用方便，传热和传质结构优良，可以实现快速吸、放氢和快速加热、冷却，并可基于特有的流气式结构设计，通过测量流气进出口的温差实现贮氚时贮存床内氚总量的实时计量。

A Rapid Tritium Storage and Supply Bed for in-situ Calorimetry

The invention discloses a fast tritium storage and supply bed for in-situ calorimetry, which solves the problems of slow heat and mass transfer, single function of the existing technology hydrogen isotope storage bed, which can not meet the practical requirements of rapid absorption and release of hydrogen isotope, rapid heating and cooling, and can not realize real-time measurement of tritium storage. The invention comprises a vacuum insulating cylinder, a main body of a hydrogen storage chemical bed and an external heating device; the main body of a hydrogen storage chemical bed includes a base of a hydrogen storage chemical bed, an electrical simulator, a temperature measuring pipe and a metal filter tube; the invention has simple structure, scientific and reasonable design, convenient use, excellent heat and mass transfer structure, and can realize rapid absorption, dehydrogenation, rapid heating and cooling, and can be based on its own characteristics. The design of the flow structure realizes the real-time measurement of the total tritium in the storage bed by measuring the temperature difference between the inlet and outlet of the flow gas.

【技术实现步骤摘要】
一种原位量热的快速氚贮存与供给床
本专利技术涉及核聚变能和氢能源
，尤其涉及一种原位量热的快速氚贮存与供给床。
技术介绍
随着能源的日渐枯竭，以及环境的污染日益严重，开发出一种清洁、无污染、高效的可再生能源已成为人们亟待解决的问题。氘氚聚变能是指氘或氚在一定条件下，发生原子核互相聚合作用，从而释放出能量。其具有资源无限、释放能量巨大、不污染环境、不产生高放射性核废料等优点，因而被认为是可以最终解决人类能源和环境问题的能源方式。氢能是通过氢气和氧气反应，而产生的能量，其具有清洁、高效、来源广泛等优点，近年来越来越多地受到人们的关注。而氕及其同位素(氘氚)为前述两种清洁能源的主要燃料，而氢气又是易燃易爆危险气体，如何在安全的前提下快速储存与供给大量的氕、氘、氚燃料气(以下统称为氢气)，成为这两种清洁能源大规模应用的关键。氢同位素贮存床可以安全地对氢(包括氕、氘、氚)进行储存与供给，可以用做固定式氢源，也可以作为氢同位素的纯化装置。氢同位素贮存床主要是利用贮氢材料的吸放氢过程来实现对氢同位素的储存与供给。在实际应用时，需要氢同位素贮存床具有优良的传质结构，从而具有快的吸氢、放氢速率。与此同时，由于氢同位素贮存床通常需要在有限时间内完成加热和冷却，因此要求氢同位素贮存床具有快速的传热性能。此外，在用于聚变堆贮氚时，需要能及时计量贮氚床中的氚量，因此贮氚床还应具有在线的氚计量功能。然而，目前还无一种既可以实现氢同位素快速贮存与供给，又可实现快速加热、冷却以及实现氚的在线计量的装置。因此，目前迫切需要一种能够实现前述功能的装置。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种原位量热的快速氚贮存与供给床，解决现有技术氢同位素贮存床传热、传质慢，功能单一，不能满足氢同位素快速吸、放以及快速加热、冷却的实际使用要求，以及不能实现贮氚时的实时计量的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种原位量热的快速氚贮存与供给床，包括一端开口、另一端封口的真空保温筒，设于所述真空保温筒内的贮氢化学床主体，以及设于所述真空保温筒内并位于所述贮氢化学床主体和真空保温筒内壁之间用于为所述贮氢化学床主体加热的外加热装置；所述贮氢化学床主体包括用于密封盖接于所述真空保温筒开口端并呈盘状的贮氢化学床基座，均设于贮氢化学床基座内侧面上的电模拟体、测温导气管、以及9根的金属过滤管；9根所述金属过滤管呈圆形分布并且等距垂直连接于所述贮氢化学床基座的内侧面上，其中有且仅有一根所述金属过滤管的外端穿过所述贮氢化学床基座并连接有氢气进出管，穿过所述贮氢化学床基座的所述金属过滤管通过所述氢气进出管与贮氢化学床主体外的氢系统连接；所述电模拟体的一端固定在所述贮氢化学床基座的内侧面上，所述电模拟体呈螺旋形并盘绕在9根所述金属过滤管的外周，以用电热功率模拟贮氚材料的氚热功率，校对量热参数；所述测温导气管为采用一根的316L不锈钢管盘绕成包括内螺旋管和外螺旋管的双层螺旋管，并且所述测温导气管的两端均穿出所述贮氢化学床基座，其一端设有用于实时测量该端内部温度的第一测温仪并且该端与外界输送气管连接，其另一端设有用于实时测量该端内部温度的第二测温仪并且该端与外界输出气管连接，所述内螺旋管位于9根所述金属过滤管所围成圆的内周并与9根所述金属过滤管紧贴，所述外螺旋管盘绕于所述电模拟体的外周。进一步地，所述贮氢化学床主体还包括安装于贮氢化学床基座中央的内部加热装置，所述内部加热装置包括呈筒状且一端开口、另一端封口的加热装置外壳，密封盖接于所述加热装置外壳的开口端上的内部加热盖，以及固定于所述内部加热盖上并位于所述加热装置外壳内且呈U形的内加热电炉；所述贮氢化学床基座的中央开设有用于安装所述内部加热装置的安装孔，所述内部加热装置穿接于所述安装孔内并通过所述内部加热盖将所述安装孔密封，所述加热装置外壳位于所述内螺旋管的螺旋中央。进一步地，所述内部加热盖上设有内热电偶，所述内热电偶位于所述加热装置外壳的外侧并与所述加热装置外壳的轴心线相平行分布。进一步地，所述外加热装置为紧贴于真空保温筒内壁设置的螺旋管状电炉，其功率为3kw、温控范围为50℃-600℃。进一步地，还包括外热电偶，所述贮氢化学床基座上开设有用于安装所述外热电偶的热电偶安装孔，所述外热电偶安装于所述热电偶安装孔内并贴近所述螺旋管状电炉的内螺旋壁。进一步地，所述加热装置外壳采用的不锈钢管封装而成，所述内加热电炉功率为1kw。进一步地，所述真空保温筒呈空心圆柱体形，由双层1.5mm厚不锈钢板形成的双层真空结构。进一步地，所述氢气进出管上设有控制管路通断的阀门。进一步地，所述电模拟体包括一根呈螺旋形并盘绕在9根金属过滤管外周且的316L不锈钢管，以及阻值为65Ω的加热电阻丝，所述加热电阻丝铠装成电加热管后插接于该的316L不锈钢管内，所述的316L不锈钢管的一端固定在所述贮氢化学床基座的内侧面上。进一步地，所述真空保温筒的开口端外周环设有一圈连接翼片，并且所述连接翼片上周向等距开设有至少三个安装螺纹孔，所述贮氢化学床基座在与每一个所述安装螺纹孔相对应的位置处分别开设有一个基座安装螺纹孔，所述贮氢化学床基座通过螺栓穿设于所述安装螺纹孔和相对应的所述基座安装螺纹孔内可拆卸连接于所述真空保温筒的开口端。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术结构简单、设计科学合理，使用方便，传热和传质结构优良，可以实现快速吸、放氢和快速加热、冷却，并可基于特有的流气式结构设计，通过测量流气进出口的温差实现贮氚时贮存床内氚总量的实时计量。氚以12.33年的半衰期发射平均能量为5.7keV的β射线，β射线在样品内部将其动能全部转化为热能，这相当于1克氚有0.324瓦特的热功率，于是，测量氚量实际就是测量氚的热功率；本专利技术能够满足氢同位素快速吸放要求，热传递效率高，能够实现贮氚时的实时计量，对于促进以氢同位素为燃料的相关产业的应用和推广，具有重要的意义和广阔的市场前景。附图说明图1为本专利技术结构示意图。图2为本专利技术拆解示意图。图3为本专利技术金属过滤管安装于贮氢化学床基座上示意图。图4为本专利技术电模拟体示意图。图5为本专利技术电模拟体、金属过滤管和贮氢化学床基座示意图。图6为本专利技术测温导气管结构示意图。图7为本专利技术测温导气管俯视图。其中，附图标记对应的名称为：1-真空保温筒、2-贮氢化学床主体、3-外加热装置、4-贮氢化学床基座、5-金属过滤管、6-电模拟体、7-测温导气管、8-氢气进出管、9-内部加热装置、11-连接翼片、12-安装螺纹孔、41-安装孔、42-外热电偶、43-基座安装螺纹孔、71-内螺旋管、72-外螺旋管、73-第一测温仪、74-第二测温仪、91-加热装置外壳、92-内部加热盖、93-内加热电炉、94-内热电偶。具体实施方式下面结合附图说明和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的方式包括但不仅限于以下实施例。如图1-7所示，本专利技术提供的一种原位量热的快速氚贮存与供给床，结构简单、设计科学合理，使用方便，传热和传质结构优良，可以实现快速吸、放氢和快速加热、冷却，并可基于特有的流气式结构设计，通过测量流气进出口的温差实现贮氚时贮存床内氚总量的实时计量。本专利技术包括一端开口、另一端封口的真空保温筒1，设于所述真空保温筒1内的贮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原位量热的快速氚贮存与供给床，其特征在于：包括一端开口、另一端封口的真空保温筒(1)，设于所述真空保温筒(1)内的贮氢化学床主体(2)，以及设于所述真空保温筒(1)内并位于所述贮氢化学床主体(2)和真空保温筒(1)内壁之间用于为所述贮氢化学床主体(2)加热的外加热装置(3)；所述贮氢化学床主体(2)包括用于密封盖接于所述真空保温筒(1)开口端并呈盘状的贮氢化学床基座(4)，均设于贮氢化学床基座(4)内侧面上的电模拟体(6)、测温导气管(7)、以及9根

【技术特征摘要】
1.一种原位量热的快速氚贮存与供给床，其特征在于：包括一端开口、另一端封口的真空保温筒(1)，设于所述真空保温筒(1)内的贮氢化学床主体(2)，以及设于所述真空保温筒(1)内并位于所述贮氢化学床主体(2)和真空保温筒(1)内壁之间用于为所述贮氢化学床主体(2)加热的外加热装置(3)；所述贮氢化学床主体(2)包括用于密封盖接于所述真空保温筒(1)开口端并呈盘状的贮氢化学床基座(4)，均设于贮氢化学床基座(4)内侧面上的电模拟体(6)、测温导气管(7)、以及9根的金属过滤管(5)；9根所述金属过滤管(5)呈圆形分布并且等距垂直连接于所述贮氢化学床基座(4)的内侧面上，其中有且仅有一根所述金属过滤管(5)的外端穿过所述贮氢化学床基座(4)并连接有氢气进出管(8)，穿过所述贮氢化学床基座(4)的所述金属过滤管(5)通过所述氢气进出管(8)与贮氢化学床主体外的氢系统连接；所述电模拟体(6)的一端固定在所述贮氢化学床基座(4)的内侧面上，所述电模拟体(6)呈螺旋形并盘绕在9根所述金属过滤管(5)的外周，以用电热功率模拟贮氚材料的氚热功率，校对量热参数；所述测温导气管(7)为采用一根的316L不锈钢管盘绕成包括内螺旋管(71)和外螺旋管(72)的双层螺旋管，并且所述测温导气管(7)的两端均穿出所述贮氢化学床基座(4)，其一端设有用于实时测量该端内部温度的第一测温仪(73)并且该端与外界输送气管连接，其另一端设有用于实时测量该端内部温度的第二测温仪(74)并且该端与外界输出气管连接，所述内螺旋管(71)位于9根所述金属过滤管(5)所围成圆的内周并与9根所述金属过滤管(5)紧贴，所述外螺旋管(72)盘绕于所述电模拟体(6)的外周。2.根据权利要求1所述的一种原位量热的快速氚贮存与供给床，其特征在于：所述贮氢化学床主体(2)还包括安装于贮氢化学床基座(4)中央的内部加热装置(9)，所述内部加热装置(9)包括呈筒状且一端开口、另一端封口的加热装置外壳(91)，密封盖接于所述加热装置外壳(91)的开口端上的内部加热盖(92)，以及固定于所述内部加热盖(92)上并位于所述加热装置外壳(91)内且呈U形的内加热电炉(93)；所述贮氢化学床基座(4)的中央开设有用于安装所述内部加热装置(9)的安装孔(41)，所述内部加热装置(9)穿接于所述安装孔(41)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利豪，寇化秦，罗小娜，郭宝明，肖毅，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51