【技术实现步骤摘要】
一种氘氚混合气的分离系统及方法
本专利技术属于能源领域,具体涉及一种氘氚混合气的分离系统及方法。
技术介绍
氚是一种十分重要的战略能源资源,在工业、国防和科学研究等领域中具有十分重要的意义。由于氕不利于氘氚聚变反应的发生,因此在ICF惯性约束聚变靶制备过程中,制靶用氘氚燃料气中的氕含量受到严格控制。为了满足上述需求,我们开展了少量氘氚的纯化研究及相关工程工作,获得了少量含氚氢同位素的除氕工艺(如,一种含氚氢同位素气体中氕的去除方法,专利公开号ZL201810348846.2)。该工艺的缺陷是无法实现氕与氘氚的彻底分离,随着除氕次数的增加,除氕柱内的氕含量逐渐增加,达到一定浓度临界点后,氕会从除氕柱内穿透出来,造成产品气中氕含量超标。为了避免上述情况发生,必需将除氕柱内剩余氕、氘、氚混合氢同位素气体全部加热释放出来,作为废物处理,这样会造成氚资源的浪费。现有的氚与氕氘的分离装置(如W.T.Shmayda,M.D.Wittman,R.F.Earley,J.L.Reid,N.P.Redden,theLaboratoryforLaserEnergetics’HydrogenIsotopeSeparationSystem,FusionEng.Des.109(2016)128-134.)利用Pd/k与分子筛双柱组合分离技术,在Pd/k柱中获得高浓氚(含有微量氘)的同时,分子柱中获得氕氘(含有微量氚)。由于分子筛在常温下几乎不吸附氢,需要依靠液氮冷却获得分离效果。液氮的存储、供给系统需要较大的附属设备以及较多的管路,占据较多的空间 ...
【技术保护点】
1.一种氘氚混合气的分离系统,其特征在于,所述分离系统包括分氘单元、分氚单元及补气单元,其连接关系是分氘单元与分氚单元通过气动阀III(3)连接,补气单元与分氚单元通过气动阀II(2)连接:/n其中,所述的分氘单元包括除氘柱(10)、加热冷却一体机I(12)、氢同位素微色谱I(14)、标准容器I(16)、化学铀床I(18),所述除氘柱(10)与加热冷却一体机I(12)通过导热油管路相连,除氘柱(10)与标准容器I(16)通过气动阀IV(4)相连,氢同位素微色谱I(14)与标准容器II(16)通过进样管路连接,化学铀床I(18)与标准容器II(16)通过气动阀VI(6)相连;/n所述的分氚单元包括除氚柱(11)、加热冷却一体机II(13)、氢同位素微色谱II(15)、标准容器III(17)、化学铀床II(19),所述除氚柱(11)与加热冷却一体机II(13)通过导热油管路相连,除氚柱(11)与标准容器III(17)通过气动阀V(5)相连,氢同位素微色谱II(15)与标准容器III(17)通过进样管路连接,化学铀床II(19)与标准容器III(17)通过气动阀VII(7)相连。/n
【技术特征摘要】
1.一种氘氚混合气的分离系统,其特征在于,所述分离系统包括分氘单元、分氚单元及补气单元,其连接关系是分氘单元与分氚单元通过气动阀III(3)连接,补气单元与分氚单元通过气动阀II(2)连接:
其中,所述的分氘单元包括除氘柱(10)、加热冷却一体机I(12)、氢同位素微色谱I(14)、标准容器I(16)、化学铀床I(18),所述除氘柱(10)与加热冷却一体机I(12)通过导热油管路相连,除氘柱(10)与标准容器I(16)通过气动阀IV(4)相连,氢同位素微色谱I(14)与标准容器II(16)通过进样管路连接,化学铀床I(18)与标准容器II(16)通过气动阀VI(6)相连;
所述的分氚单元包括除氚柱(11)、加热冷却一体机II(13)、氢同位素微色谱II(15)、标准容器III(17)、化学铀床II(19),所述除氚柱(11)与加热冷却一体机II(13)通过导热油管路相连,除氚柱(11)与标准容器III(17)通过气动阀V(5)相连,氢同位素微色谱II(15)与标准容器III(17)通过进样管路连接,化学铀床II(19)与标准容器III(17)通过气动阀VII(7)相连。
2.根据权利要求1所述的氘氚混合气的分离系统,其特征在于,所述补气单元包括补气床(8),标准容器I(9),真空系统(21);其中,补气床(8)与标准容器(9)之间通过气动阀I(1)相连,标准容器(9)与真空系统(21)通过气动阀II(2)和手动阀(20)相连。
3.根据权利要求1所述的氘氚混合气的分离系统,其特征在于,所述除氘柱(10)为填充色谱柱,填充材料成分为LaNi5-SiO2复合材料;所述除氚柱(11)为填充色谱柱,填充材料成分为钯-硅藻土(Pd/k)复合材料;所述补气床(8)的填充材料为金属钯(Pd)。
4.根据权利要求1所述的氘氚混合气的分离系统,其特征在于,所述加热冷却一体机I(12)、加热冷却一体机II(13)内装有硅油,工作温度范围为100℃~-70℃,工作速率为10℃±20℃/min。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述的氘氚混合气的分离系统中少量氘氚混合气的分离方法,其特征在于,该氘氚混合气的分离方法包括如下步骤:
(a)氘氚混合原料气的输入:加热补气床(8)至第一预设温度,开启气动阀I(1),补气床内待分离的氘氚混合气进入标准容器I(9),标准容器I(9)压力达到第一预设压力值时,关闭气...
【专利技术属性】
技术研发人员:王伟伟,夏立东,陈晓华,毛义武,张凯奋,李海容,张伟光,周晓松,龙兴贵,彭述明,
申请(专利权)人:中国工程物理研究院核物理与化学研究所,
类型:发明
国别省市:四川;51
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