[發(fā)明專(zhuān)利]一種適用于液態(tài)金屬回路氚在線(xiàn)提取的多級(jí)真空篩選裝置及方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201811405785.5 | 申請(qǐng)日： | 2018-11-23 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN109541674B | 公開(kāi)（公告）日： | 2020-11-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 王偉;張思緯;王志剛;王永峰;王芳;胡麗琴;吳宜燦 | 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人： | 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院 |
| 主分類(lèi)號(hào)： | G01T7/00 | 分類(lèi)號(hào)： | G01T7/00;C01B4/00 |
| 代理公司： | 北京科迪生專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 11251 | 代理人： | 安麗;成金玉 |
| 地址： | 230031 *** | 國(guó)省代碼： | 安徽;34 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 適用于 液態(tài) 金屬 回路 在線(xiàn) 提取 多級(jí) 真空 篩選 裝置 方法 | ||
一種適用于液態(tài)金屬回路氚在線(xiàn)提取的多級(jí)真空篩選裝置及方法。本發(fā)明通過(guò)多級(jí)化設(shè)計(jì)使液態(tài)金屬在真空腔室中的流速降低、增加其在真空腔室中的停留時(shí)間，從而提高氚提取效率。含氚液態(tài)鉛鋰合金流入多級(jí)真空篩選裝置，經(jīng)測(cè)氫傳感器在線(xiàn)測(cè)量含氚液態(tài)鉛鋰合金的氚含量后流入多級(jí)真空篩選腔室，液態(tài)鉛鋰在重力以及壓力的作用下，通過(guò)第一級(jí)液滴噴嘴陣列形成液滴下落至下一級(jí)液滴噴嘴陣列，再在重力作用下通過(guò)下一級(jí)液滴噴嘴陣列形成液滴直至下落至多級(jí)真空篩選腔室底部，每一級(jí)液滴噴嘴的存在均使液滴速度降為0，從而增加液滴在真空腔室中的停留時(shí)間；被提取的氚氣經(jīng)過(guò)真空冷屏流至氣體暫存罐以待提純。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于先進(jìn)核反應(yīng)堆燃料研究領(lǐng)域，具體涉及一種適用于液態(tài)金屬回路氚在線(xiàn)提取的多級(jí)真空篩選裝置及方法。
背景技術(shù)
核聚變能作為一種“清潔”能源，是未來(lái)最有發(fā)展前景的能源之一。聚變堆包層是聚變核反應(yīng)堆的核心部件，是使聚變堆應(yīng)用得以實(shí)現(xiàn)的重要功能載體。對(duì)于液態(tài)包層而言，無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)考慮(氚是一種極其昂貴的資源)還是安全與環(huán)境因素考慮(氚是一種具有放射性的核素，排放到環(huán)境會(huì)對(duì)環(huán)境造成放射性污染)，從液態(tài)包層中高效的提取氚具有重要意義。目前從液態(tài)鉛鋰合金中在線(xiàn)連續(xù)的提取氚的方法主要以下四種：(1)膜滲透法(Fusion Technology,1996:1229-1232)；(2)中間熱介質(zhì)通路附設(shè)冷阱法(FusionTechnology,1992,21:872-877)；(3)氣泡接觸器法(又稱(chēng)鼓泡器法)(核科學(xué)與工程，2006,26：271-288)；(4)液滴噴霧法(又稱(chēng)真空篩選法)(Fusion Engineering and Design,2012,87:1014-1018)。其中第一種方法滿(mǎn)足要求的高性能滲透膜在現(xiàn)實(shí)中很難獲取，第二種方法的工藝流程相對(duì)復(fù)雜，第三種方法是目前最具應(yīng)用前景的一種在線(xiàn)提氚方法，該方法是指利用利用一定壓力的載帶氣(一般為He氣或是He/H2混合氣體)在鼓泡器內(nèi)形成氣泡流動(dòng)與自上而下的含氚鉛鋰進(jìn)行氣液交換，將氚從液態(tài)鉛鋰中提取出來(lái)。由于載帶氣的存在，后期需要進(jìn)行氣體分離，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性以及氚提取成本。第四種方法是利用氚在液態(tài)鉛鋰中的溶解度低，在真空環(huán)境下，氚自發(fā)從液態(tài)鉛鋰中擴(kuò)散至真空腔室，以達(dá)到氚提取的目的。由于沒(méi)有載帶氣的存在，此方法避免氦氚分離操作。然而由于壓力作用，液態(tài)鉛鋰進(jìn)入真空腔室具有較高初速度，其在真空腔室中的停留時(shí)間短，嚴(yán)重影響了氚提取效率。為提高液態(tài)鉛鋰合金中氚在線(xiàn)提取效率，滿(mǎn)足聚變堆氚燃料自持的需求，研發(fā)高效的氚在線(xiàn)提取技術(shù)及系統(tǒng)顯得尤為重要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明技術(shù)解決問(wèn)題：針對(duì)提高液態(tài)鉛鋰合金中氚在線(xiàn)提取效率，提供一種適用于液態(tài)金屬回路氚在線(xiàn)提取的多級(jí)真空篩選裝置及方法，通過(guò)多級(jí)化設(shè)計(jì)使液態(tài)金屬在真空腔室中的流速降低、增加其在真空腔室中的停留時(shí)間，從而提高氚提取效率。本發(fā)明裝置的氚提取效率可達(dá)50％以上。由于不需要載帶氣鼓泡進(jìn)行同位素交換，避免氦氚分離工序，因此本發(fā)明的裝置具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、氚提取效率高等優(yōu)點(diǎn)，可有效解決液態(tài)鉛鋰回路氚在線(xiàn)高效提取的問(wèn)題。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：含氚液態(tài)鉛鋰合金流入多級(jí)真空篩選裝置，經(jīng)第一測(cè)氫傳感器在線(xiàn)測(cè)量含氚液態(tài)鉛鋰合金的氚含量后流入多級(jí)真空篩選腔室，液態(tài)鉛鋰在重力以及壓力的作用下，通過(guò)第一級(jí)液滴噴嘴陣列形成液滴下落至下一級(jí)液滴噴嘴陣列，再在重力作用下通過(guò)下一級(jí)液滴噴嘴陣列形成液滴直至下落至多級(jí)真空篩選腔室底部，每一級(jí)液滴噴嘴陣列的存在均使液滴速度降為0，從而增加液滴在真空腔室中的停留時(shí)間；被提取的氚氣經(jīng)過(guò)真空冷屏流至氣體暫存罐以待提純。
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