用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置制造方法及图纸

本发明专利技术的实施例提供了一种用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置，包括：分离床和纯化器；其中，分离床被设置成从混合气体中吸收氢同位素气体，并将吸收的氢同位素气体释放至纯化器，分离床释放的氢同位素气体中含有由混合气体中除氢同位素气体之外的其他气体形成的杂质；纯化器被设置成接收分离床释放的氢同位素气体以及杂质，纯化器被设置成允许氢同位素气体通过但不允许杂质通过；分离床还被设置成接收未通过纯化器的氢同位素气体和杂质。成接收未通过纯化器的氢同位素气体和杂质。成接收未通过纯化器的氢同位素气体和杂质。

【技术实现步骤摘要】
用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置


[0001]本专利技术的实施例涉及气体分离领域，具体涉及一种用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置。

技术介绍

[0002]氚是聚变堆的重要原料，聚变堆中一般使用氚增殖包层模块来生产氚。氚增殖包层模块生产的氚，一般通过含一定量氢气的氦载气带出。通过氦载气带出的氚，氚在氦气中具有较低的纯度，需要经过分离纯化，才能获得高纯度的氚。
[0003]因此，需要一种能够从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置。

技术实现思路

[0004]为解决上述问题的至少一个方面，本专利技术的实施例提供了一种用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置，包括：分离床和纯化器；其中，分离床被设置成从混合气体中吸收氢同位素气体，并将吸收的氢同位素气体释放至纯化器，分离床释放的氢同位素气体中含有由混合气体中除氢同位素气体之外的其他气体形成的杂质；纯化器被设置成接收分离床释放的氢同位素气体以及杂质，纯化器被设置成允许氢同位素气体通过但不允许杂质通过；分离床还被设置成接收未通过纯化器的氢同位素气体和杂质。
附图说明
[0005]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0006]图1为本专利技术实施例的用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置示意图；
[0007]图2为本专利技术实施例的用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置示意图；
[0008]图3为本专利技术实施例的用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置示意图；
[0009]图4为本专利技术实施例的用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置示意图；
[0010]图5为本专利技术实施例的用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置示意图。
[0011]需要说明的是，附图不一定按比例绘制，其仅以不影响读者理解的示意性方式示出。
具体实施方式
[0012]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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0013]需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。此外，为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”等，仅用来描述如图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系，应当理解为也包含除了图中所示的方位之外的在使用或操作中的不同方位。
[0014]参见图1，本专利技术的实施例提供一种用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置，包括：分离床10和纯化器20；其中，分离床10被设置成从混合气体中吸收氢同位素气体，并将吸收的氢同位素气体释放至纯化器20，分离床10释放的氢同位素气体中含有由混合气体中除氢同位素气体之外的其他气体形成的杂质；纯化器20被设置成接收分离床10释放的氢同位素气体以及杂质，纯化器20被设置成允许氢同位素气体通过但不允许杂质通过；分离床10还被设置成接收未通过纯化器20的氢同位素气体和杂质。
[0015]在图1所示的实施例中，混合气体从A方向流入分离床10并从B方向流出分离床10，通过分离床10从混合气体中捕集低浓度的氚，并将捕集的氚临时储存在分离床10中，实现氢同位素气体和氦气的分离，但分离床10中还会留存有少量的氦气，这些氦气作为杂质，影响氢同位素气体的纯度，为了进一步提高氢同位素气体的纯度，通过后续对分离床10的解吸操作(例如加热分离床10)，将分离床10中储存的氚沿C方向释放至能够使氢同位素气体通过但不能使氦气通过的纯化器20，通过纯化器20进一步将氢同位素气体和氦气分离，提高氢同位素气体的纯度。由于纯化器20一次只能通过有限量的氢同位素气体，因此，往往不能通过一次过滤就使氢同位素气体全部通过，故将未通过纯化器20的氢同位素气体以及由氦气形成的杂质沿D方向重新输送回到分离床10，以便对氢同位素气体和杂质进行下次过滤；而沿E方向通过纯化器20的氢同位素气体为经过分离纯化的氢同位素气体，具有较高的纯度，可以用于后续的浓缩步骤。重复上述气体循环，直至氢同位素气体的浓度低于一定值时，此时难以再从氢同位素气体和氦气的混合气体中分离出氢同位素气体，可以停止气体在分离床10和纯化器20之间的气体循环，使分离床10重新开始在氢同位素气体和氦气的混合气体中捕集氢同位素气体。
[0016]在本专利技术的优选实施例中，分离床10为锆钴系合金床，纯化器20为钯膜组件。锆钴系合金床可以在室温条件下长期高效地从氢同位素气体和氦气的混合气体中捕集氢同位素气体，钯膜组件能够选择性地使氢同位素气体通过而使氦气不能通过。本专利技术的实施例中，通过锆钴系合金床捕集氢同位素气体，能够解吸出高浓度的氢同位素气体，降低了到达
钯膜组件的气体中氦气的浓度，避免了氦气浓度过高时，氦包覆钯膜组件中的钯膜，产生浓差极化现象，影响钯膜组件的透氢速率。
[0017]参见图2，本专利技术的优选实施例中，装置还包括储氢床30，储氢床30被设置成接收并储存通过纯化器20的氢同位素气体。储氢床30通过管路与纯化器20连接，储氢床30接收通过纯化器20的氢同位素气体，并将氢同位素气体储存在储氢床30中，储氢床30中储存的氢同位素气体可以在后续对氚浓缩的步骤中使用。
[0018]在本专利技术的优选实施例中，储氢床30被设置成将通过纯化器20的氢同位素气体以非气态的形式储存在储氢床30中。储氢床30内部可以设置能够吸收氢同位素气体并将氚转化成非气态的物质，通过将氢同位素气体转化为非气态的形式，可以降低钯膜组件在储氢床30一侧的气压，为氚通过钯膜提供动力，有利于氚通过钯膜组件。
[0019]参见图3，在本专利技术的优选实施例中，储氢床包括第一储氢床301和第二储氢床302；第一储氢床301吸收氢同位素气体的速度大于第二储氢床302吸收氢同位素气体的速度；第一储氢床301解吸速度大于第二储氢床302的解吸速度；第一储氢床301室温吸附氢压大于第二储氢床302的室温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置，其特征在于，包括：分离床和纯化器；其中，所述分离床被设置成从所述混合气体中吸收氢同位素气体，并将吸收的氢同位素气体释放至所述纯化器，所述分离床释放的氢同位素气体中含有由所述混合气体中除氢同位素气体之外的其他气体形成的杂质；所述纯化器被设置成接收所述分离床释放的氢同位素气体以及所述杂质，所述纯化器被设置成允许氢同位素气体通过但不允许所述杂质通过；所述分离床还被设置成接收未通过所述纯化器的所述氢同位素气体和所述杂质。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述分离床为锆钴系合金床，所述纯化器为钯膜组件。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括储氢床，所述储氢床被设置成接收并储存通过所述纯化器的氢同位素气体。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述储氢床被设置成将通过所述纯化器的氢同位素气体以非气态的形式储存在所述储氢床中。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：所述储氢床包括第一储氢床和第二储氢床；所述第一储氢床吸收氢同位素气体的速度大于所述第二储氢床吸收氢同位素气体的速度；所述第一储氢床室温吸附氢压大于所述第二储氢床的室温吸附氢压。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述第一储氢床和所述第二储氢床之间通过管路连通，所述管路上设置有阀门，...

【专利技术属性】
技术研发人员：占勤，杨洪广，丁卫东，连旭东，李语奇，郭炜，李卓希，杨丽玲，徐鹏程，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：