一种氢同位素低温精馏低滞留再沸器制造技术

本发明专利技术提供了一种氢同位素低温精馏低滞留再沸器，包括稳定液氢液位的竖直设置的中心管、液氢气化部件和气液分离管；所述中心管直径10

【技术实现步骤摘要】
一种氢同位素低温精馏低滞留再沸器


[0001]本专利技术涉及一种氢同位素低温精馏低滞留再沸器，属于氢低温精馏再沸器设备领域。

技术介绍

[0002]氢同位素低温精馏技术因具有分离因子大、处理量大、相对小的能耗以及低温下氚渗透可忽略等优点被公认为聚变反应堆氘氚燃料循环领域氢同位素分离的最有效方法之一。由于氢同位素易燃易爆并且氚具有放射性，为提高氢同位素低温精馏技术的安全性需要尽量减少氢同位素在低温精馏系统中的滞留量。聚变反应堆能否持续运行下去的关键在于氚是否能自持。减少氘氚燃料循环过程中氚的滞留量是实现氚自持的一项重要工作。氢同位素低温精馏技术用于燃料级氚的生产时，在其塔釜再沸器中滞留大量高纯液态氚。减少低温精馏装置塔釜的滞留量对于减少氚滞留具有重要意义。
[0003]由于氢同位素低温精馏处理量相对其他精馏工艺小很多，并且液氢输送困难，常见的外置再沸器，如强制循环再沸器、热虹吸再沸器以及降膜式再沸器等很难应用于氢同位素低温精馏工艺。氢同位素低温精馏工艺目前使用的再沸器主要是电加热的釜式再沸器。常规釜式再沸器为保证充足的气液分离空间并维持液位稳定，其容量通常较大。这将导致低温精馏系统液氢滞留量以及氚滞留量较大，不利于操作安全性和氚自持。
[0004]现有工业再沸器中鲜有针对氕氘氚低温精馏的再沸器，无法适应氕氘氚低温精馏的使用场景，针对核聚变技术的不断取得突破，有必要提出一种氢同位素低温精馏低滞留再沸器。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决上述问题提供了一种氢同位素低温精馏低滞留再沸器，目的在于：该再沸器将小直径中心管与液气转化腔室分隔为独立工作部件，使小直径中心管内无气流扰动，再沸器内少量液氢即可保证正常操作，使氢同位素低温精馏的操作安全性大幅提高，氢同位素滞留量显著减少，有利于聚变堆氘氚燃料循环氚自持。
[0006]本专利技术为实现上述目的提供了一种氢同位素低温精馏低滞留再沸器，包括稳定液氢液位的竖直设置的中心管、液氢气化部件和气液分离管；所述中心管直径10
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50mm，中心管上端头设有作为再沸器与低温精馏柱的接口的法兰；中心管上下两端均设有用于测量再沸器内的液氢液位微压差的液位计接口；液氢气化部件包括液气转换腔室和加热器，液氢气化部件上端与中心管上端通过气液分离管连通，液氢气化部件下部与中心管下部通过液氢导管连通；中心管下端设有液氢采出管；小直径中心管收集来自低温精馏柱底部的少量液氢即可形成较高的稳定液位便于准确测量，根据连通器原理，液氢气化部件内液位始终与小直径中心管内液位一致。
[0007]进一步的是，为了使该再沸器设计更紧凑，占用空间小，所述液氢气化部件为环形，并套设在所述中心管外。
[0008]进一步的是，为了满足生产需要，适应液氢同位素低温精馏生产环境，所述液氢气化部件外径50
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200mm，环内外面间距10
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30mm。
[0009]进一步的是，为了使气相氢同位素更易流出液氢气化部件，所述气液分离管设置四个并均匀环绕分布在所述中心管上。
[0010]进一步的是，为了减少加热器漏热，所述再沸器上包裹多层打孔镀铝涤纶薄膜。
[0011]进一步的是，为了能够实时控制加热器功率，控制液氢气化过程平稳，所述加热器为可编程控制功率的电加热器。
[0012]进一步的是，为了了解加热器温度变化情况，更好的控制加热器功率，达到理想液氢气化目的，所述加热器加热面上设置低温温度传感器。
[0013]进一步的是，为了使加热器对液氢加热热量传导更迅速，所述加热器加热面由高导热系数的材料制成。
[0014]进一步的是，为了使加热位置更利于直接对液氢加热，且更容易做气密，所述液氢气化部件底面由所述加热器加热面组成。
[0015]进一步的是，为了使加热器对液氢加热热量传导更迅速，更有利于通过调节加热器功率控制液氢气化部件内气化过程，所述加热器加热面为紫铜材质，所述再沸器主体为316L不锈钢，加热器加热面与不锈钢部件之间采用电子束焊接密封。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017]1.该再沸器将小直径中心管与液气转化腔室分隔为独立工作部件，小直径中心管收集来自低温精馏柱底部的少量液氢即可形成较高的稳定液位便于准确测量，根据连通器原理，液氢气化部件内液位始终与小直径中心管内液位一致，在使用过程中，该再沸器的小直径中心管内无气流扰动，液位平稳便于测量和控制，比传统设计的液氢滞留量显著减少，可提高氢同位素低温精馏技术的操作安全性，本专利技术可使再沸器内放射性氢同位素的滞留量显著减少，在氚工厂中有利于氚自持。
[0018]2.所述液氢气化部件为环形，并套设在所述中心管外，使该再沸器设计更紧凑，占用空间小。
[0019]3.所述液氢气化部件外径50
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200mm，环内外面间距10
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30mm，满足生产需要，适应液氢同位素低温精馏生产环境。
[0020]4.所述气液分离管设置四个并均匀环绕分布在所述中心管上，使气相氢同位素更易流出液氢气化部件。
[0021]5.所述再沸器上包裹多层打孔镀铝涤纶薄膜，减少加热器漏热。
[0022]6.所述加热器为可编程控制功率的电加热器，能够实时控制加热器功率，控制液氢气化过程平稳。
[0023]7.所述加热器加热面上设置低温温度传感器，可以了解加热器温度变化情况，更好的控制加热器功率，达到理想液氢气化目的。
[0024]8.所述加热器加热面由高导热系数的材料制成，使加热器对液氢加热热量传导更迅速。
[0025]9.所述液氢气化部件底面由所述加热器加热面组成，使加热位置更利于直接对液氢加热，且更容易做气密。
[0026]10.所述加热器加热面为紫铜材质，所述再沸器主体为316L不锈钢，使加热器对液
氢加热热量传导更迅速，更有利于通过调节加热器功率控制液氢气化部件内气化过程。
附图说明
[0027]图1是本专利技术整体示意图。
[0028]图2是本专利技术1/4剖视图。
[0029]图3是本专利技术1/4剖视图。
[0030]图4是本专利技术加热器布局图。
[0031]图中：1、中心管；2、液氢气化部件；3、气液分离管；4、法兰；5、液位计接口；6、液氢采出管；7、液氢导管；8、加热器；9、平面无感功率电阻；10、低温温度传感器。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步阐述。
[0033]如图1
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4所示的一种氢同位素低温精馏低滞留再沸器，包括稳定液氢液位的竖直设置的中心管1、液氢气化部件2和气液分离管3；所述中心管直径30mm，长334mm，中心管1上端头设有作为再沸器与低温精馏柱的接口的法兰4；中心管1上下两端均设有用于测量再沸器内的液氢液位微压差的液位计接口5，液位计接口5尺寸为1/4英寸；液氢气化部件2包括液气转换腔室和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢同位素低温精馏低滞留再沸器，其特征在于：包括稳定液氢液位的竖直设置的中心管(1)、液氢气化部件(2)和气液分离管(3)；所述中心管直径10
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50mm，中心管(1)上端头设有作为再沸器与低温精馏柱的接口的法兰(4)；中心管(1)上下两端均设有用于测量再沸器内的液氢液位微压差的液位计接口(5)；液氢气化部件(2)包括液气转换腔室和加热器(8)，液氢气化部件(2)上端与中心管(1)上端通过气液分离管(3)连通，液氢气化部件(2)下部与中心管(1)下部通过液氢导管(7)连通；中心管(1)下端设有液氢采出管(6)。2.根据权利要求1所述的氢同位素低温精馏低滞留再沸器，其特征在于：所述液氢气化部件(2)为环形，并套设在所述中心管(1)外。3.根据权利要求2所述的氢同位素低温精馏低滞留再沸器，其特征在于：所述液氢气化部件(2)外径50
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200mm，环内外面间距10
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30mm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈超，王鑫，王和义，彭述明，钱达志，黄洪文，肖成建，李佳懋，侯京伟，赵林杰，岳磊，付小龙，冉光明，陈晓军，夏修龙，杨茂，
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：