一种提取月球氦-3资源的地面试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种提取月球氦

【技术实现步骤摘要】
一种提取月球氦
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3资源的地面试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及月球资源开发
，特别是涉及一种提取月球氦
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3资源的地面试验装置及方法。

技术介绍

[0002]由于没有大气层和稳定磁场的保护，太阳风和宇宙射线不断与月表物质相互作用，造成了3He主要富集在成熟的月壤中。月球氦
‑
3资源是3He核聚变最有前景的原料来源。3He聚变反应堆具有能量输出高、中子排放低、能量转换效率高、安全性高和潜在的易于维护等优点。月球氦
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3资源在未来无论是运回地球解决人类能源危机，或是进行资源原位利用保障月球基地的建设和运转，甚至可作为未来人类探索其他星球的能源补给。
[0003]大部分注入的太阳风挥发分富集在风化层矿物粒间孔隙或小于100nm的矿物边界中，因此，太阳风注入的挥发分资源极易提取，温度达到700℃就足以释放大部分保存的He。国内外常见的提取方式是通过高温加热炉、直接聚焦太阳光或微波加热月壤来实现。需要注意的是，这些高温加热提取是相当耗能的，所带来的功耗问题在地面试验无需考虑功耗，但对月球氦
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3资源的开发利用却是难以承担的重负，这种高温加热提取的方式难以大规模应用推广至月球。显然，低能耗提取技术是月球氦
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3资源利用必须要突破的关键技术。
[0004]除了上述高温加热提取外，在地面实验室常用的气体提取技术还有单次静压真空压碎和电磁锤破碎两种方式。因此，以上所有的提取方式都造成了多余的机械做工或热损失。
[0005]因此，如何改变现有技术中，提取月球氦
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3资源能耗较高的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种提取月球氦
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3资源的地面试验装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低提取月球氦
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3资源的能耗，提高提取月球氦
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3资源方法的适应性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种提取月球氦
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3资源的地面试验装置，包括：
[0008]磨蚀坩埚，所述磨蚀坩埚能够容纳待处理样品，所述磨蚀坩埚连接有导出管，所述导出管与所述磨蚀坩埚的内腔相连通；
[0009]磨蚀杵，所述磨蚀杵能够伸入所述磨蚀坩埚内并与所述待处理样品抵接，所述磨蚀杵连接有驱动器，所述驱动器能够带动所述磨蚀杵转动；
[0010]调节组件，所述调节组件与所述磨蚀坩埚相连，所述调节组件能够改变所述磨蚀杵伸入所述磨蚀坩埚内的深度。
[0011]优选地，所述的提取月球氦
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3资源的地面试验装置还包括相连的底座和顶盖，所述底座和所述顶盖之间具有真空腔室，所述真空腔室能够实现真空环境，所述磨蚀坩埚和
所述磨蚀杵位于所述真空腔室内，所述驱动器穿过所述顶盖与所述磨蚀杵相连，所述驱动器与所述磨蚀杵之间设置有磁流体。
[0012]优选地，所述底座具有导出通道，所述导出通道与所述磨蚀坩埚的内腔相连通，所述导出通道与所述导出管相连通。
[0013]优选地，所述调节组件包括顶砧，所述顶砧可滑动地与所述底座相连，所述顶砧与所述磨蚀坩埚相抵，所述顶砧位于所述磨蚀坩埚远离所述磨蚀杵的一侧。
[0014]优选地，所述调节组件还包括调节座，所述调节座与所述底座相连，所述顶砧可滑动地穿过所述调节座伸入所述底座内，所述顶砧与所述调节座之间设置真空弹簧波纹管。
[0015]优选地，所述顶盖与所述底座之间、所述导出通道与所述导出管之间以及所述底座与所述调节座之间均分别设置无氧铜垫圈。
[0016]优选地，所述调节组件还包括固定板和调节螺栓，所述固定板与所述底座相连，所述调节螺栓可转动地与所述固定板相连，所述调节螺栓与所述顶砧螺纹连接。
[0017]优选地，所述驱动器连接有支座，所述支座设置于所述底座的顶部，所述支座利用支杆与所述底座相连，所述驱动器与所述磁流体之间以及所述磁流体与所述磨蚀杵之间均设置有联轴器；所述底座连接有支腿，所述调节组件设置于所述底座的底部。
[0018]优选地，所述导出管为U形管。
[0019]本专利技术还提供一种提取月球氦
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3资源的地面试验方法，对月壤或模拟月壤的待处理样品进行摩擦，使月壤或模拟月壤的待处理样品表层磨蚀，以提取氦
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3资源。
[0020]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术的提取月球氦
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3资源的地面试验装置，包括磨蚀坩埚、磨蚀杵和调节组件，其中，磨蚀坩埚能够容纳待处理样品，磨蚀坩埚连接有导出管，导出管与磨蚀坩埚的内腔相连通；磨蚀杵能够伸入磨蚀坩埚内并与待处理样品抵接，磨蚀杵连接有驱动器，驱动器能够带动磨蚀杵转动；调节组件与磨蚀坩埚相连，调节组件能够改变磨蚀杵伸入磨蚀坩埚内的深度。
[0021]本专利技术的提取月球氦
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3资源的地面试验装置，磨蚀坩埚能够容纳待处理样品，磨蚀杵能够伸入磨蚀坩埚内，驱动器带动磨蚀杵转动，磨蚀杵能够与磨蚀坩埚内的待处理样品进行摩擦，使待处理样品磨蚀，氦气释放后由导出管输出；调节组件能够改变磨蚀杵伸入磨蚀坩埚内的深度，以调节磨蚀杵对待处理样品的摩擦力度，同时还能够适应不同待处理样品的厚度。本专利技术的提取月球氦
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3资源的地面试验装置，利用磨蚀杵对磨蚀坩埚内的待处理样品进行磨蚀，无需高温加热或彻底粉磨破碎即可完成氦资源提取，相较于现有技术中提取装置，有效减少了能耗，节约资源，提高了装置的适应性。
[0022]本专利技术还提供一种提取月球氦
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3资源的地面试验方法，对月壤或模拟月壤的待处理样品进行摩擦，使月壤或模拟月壤的待处理样品表层磨蚀，以提取氦
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3资源。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术的提取月球氦
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3资源的地面试验装置的结构示意图；
[0025]图2为本专利技术的提取月球氦
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3资源的地面试验装置的剖切结构示意图；
[0026]其中，1为磨蚀坩埚，2为磨蚀杵，3为调节组件，301为顶砧，302为调节座，303为真空弹簧波纹管，304为固定板，305为调节螺栓，306为固定柱，4为底座，401为导出通道，5为顶盖，6为真空腔室，7为磁流体，8为导出管，9为无氧铜垫圈，10为支座，11为支杆，12为支腿，13为驱动器。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提取月球氦
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3资源的地面试验装置，其特征在于，包括：磨蚀坩埚，所述磨蚀坩埚能够容纳待处理样品，所述磨蚀坩埚连接有导出管，所述导出管与所述磨蚀坩埚的内腔相连通；磨蚀杵，所述磨蚀杵能够伸入所述磨蚀坩埚内并与所述待处理样品抵接，所述磨蚀杵连接有驱动器，所述驱动器能够带动所述磨蚀杵转动；调节组件，所述调节组件与所述磨蚀坩埚相连，所述调节组件能够改变所述磨蚀杵伸入所述磨蚀坩埚内的深度。2.根据权利要求1所述的提取月球氦
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3资源的地面试验装置，其特征在于：还包括相连的底座和顶盖，所述底座和所述顶盖之间具有真空腔室，所述真空腔室能够实现真空环境，所述磨蚀坩埚和所述磨蚀杵位于所述真空腔室内，所述驱动器穿过所述顶盖与所述磨蚀杵相连，所述驱动器与所述磨蚀杵之间设置有磁流体。3.根据权利要求2所述的提取月球氦
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3资源的地面试验装置，其特征在于：所述底座具有导出通道，所述导出通道与所述磨蚀坩埚的内腔相连通，所述导出通道与所述导出管相连通。4.根据权利要求2所述的提取月球氦
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3资源的地面试验装置，其特征在于：所述调节组件包括顶砧，所述顶砧可滑动地与所述底座相连，所述顶砧与所述磨蚀坩埚相抵，所述顶砧位于所述磨蚀坩埚远离所述磨蚀杵的一侧。5.根据权利要求4所述的提取月球氦
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3资源的地面试验装置，其特征在于：所述调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李健楠，贺怀宇，刘子恒，苏菲，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：