一种用于月球氦3的开采设备及开采方法技术

本发明专利技术提供的用于月球氦3的开采设备及方法，脱气单元对月球中开采出的富含氦3的矿石进行加热脱气处理，脱离后的气体进入低温冷凝分离单元；脱离后的气体经所述进入口进入冷凝室，使以氢气为主的杂质气体冷凝，并经第一毛细管由第一排液泵排出，得到的氦3和氦4的混合气体，混合气体由所述出气口进入进液口；混合气体由进液口进入分离室，混合气体在分离室预冷至液态形成液态混合物，绝热去磁制冷机将液态混合物降温至低于2.1K，再经第二毛细管由排液泵将超流态的氦4排出，得到纯度较高的液态氦3，所述液态氦3由所述出液口进入所述储运单元保存，上述开采设备及方法可对月球氦3进行开采设备，以满足工业对氦3的需求。以满足工业对氦3的需求。以满足工业对氦3的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于月球氦3的开采设备及开采方法


[0001]本专利技术涉及氦3气体净化
，特别涉及一种用于月球氦3的开采设备。

技术介绍

[0002]氦3是自然界中氦的两种稳定性同位素之一，存量极少，地球上氦3的丰度仅为0.000137％。氦3的用途主要包括清洁的核聚变原料、极低温制冷工质或传热介质、粒子探测等领域。目前所用的氦3主要来源于核工业中氚的衰变，产量极其有限，远不能满足需求。
[0003]月球上含有丰富的氦3资源，其储量估算为100万吨，可供全人类在目前用能水平下使用1万年。因此，高效紧凑、便捷、低成本，且可在月球环境下运行的氦3提纯和储运设备，是开发月球资源、保障地球可持续发展的关键。
[0004]目前在地面所使用的氦3提纯方法，由于所含杂质主要为氧、氮、水和氢，常采用吸附床(CN106800281B、CN106629640B)进行分离，即依次通过一系列吸附床，对杂质气体进行吸附。该方法需要较多的吸附剂材料，且吸附剂需要更换或再生。将这些吸附剂运输到月球需要极大的成本，可行性几乎为零。
专利
技术实现思路

[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于月球氦3的开采设备，其特征在于，包括脱气单元、低温冷凝分离单元、超流氦分离单元及储运单元；所述低温冷凝分离单元包括冷凝室、设置于所述冷凝室两端的进气口和出气口、设置于所述冷凝室侧边的冷头、穿过所述冷头并于所述冷凝室连通的第一毛细管、设置于所述第一毛细管上的第一排液泵；所述超流氦分离单元包括分离室、设置于所述分离室两端的进液口及出液口、设置于所述分离室侧边的绝热去磁制冷机冷头、与所述绝热去磁制冷机冷头连接的极细毛细孔、与所述极细毛细孔连接的第二毛细管、设置于所述第二毛细管上的第二排液泵；其中：所述脱气单元对月球中开采出的富含氦3的矿石进行加热脱气处理，脱离后的气体进入所述低温冷凝分离单元；脱离后的气体经所述进入口进入所述冷凝室，使以氢气为主的杂质气体冷凝，并经所述第一毛细管由所述第一排液泵排出，得到的氦3和氦4的混合气体，所述混合气体由所述出气口进入所述进液口；所述混合气体由所述进液口进入所述分离室，所述混合气体在分离室预冷至液态形成液态混合物，所述绝热去磁制冷机将所述液态混合物降温至低于2.1K，再经所述极细毛细孔及所述第二毛细管由所述排液泵将超流态的氦4排出，得到纯度较高的液态氦3，所述液态氦3由所述出液口进入所述储运单元保存。2.如权利要求1所述的用于月球氦3的开采设备，其特征在于，加热脱气的热源来自太阳能。3.如权利要求1所述的用于月球氦3的开采设备，其特征在于，所述低温冷凝分离单元还包括辐射换热器，脱离后的气体经所述辐射换热器将温后再经所述进入口进入所述冷凝室。4.如权利要求3所述的用于月球氦3的开采设备，其特征在于，所述低温冷凝分离单元还包括机械制冷机，所述机械制冷机设置于所述冷凝室内，所述机械制冷机可对内部的气体降温，使以氢气为主的杂质气体冷凝。5.如权利要求4所述的用于月球氦3的开采设备，其特征在于，所述机械制冷机为斯特林制冷机或...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈俊，王昌，戴巍，李珂，禹芳秋，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：