[发明专利]一种氘氚混合气的分离系统及方法

权利要求书

1.一种氘氚混合气的分离系统，其特征在于，所述分离系统包括分氘单元、分氚单元及补气单元，其连接关系是分氘单元与分氚单元通过气动阀Ⅲ（3）连接，补气单元与分氚单元通过气动阀Ⅱ（2）连接：

其中，所述的分氘单元包括除氘柱（10）、加热冷却一体机I（12）、氢同位素微色谱I（14）、标准容器I（9）、化学铀床I（18），所述除氘柱（10）与加热冷却一体机I（12）通过导热油管路相连，除氘柱（10）与标准容器I（9）通过气动阀Ⅳ（4）相连，氢同位素微色谱I（14）与标准容器II（16）通过进样管路连接，化学铀床I（18）与标准容器II（16）通过气动阀Ⅵ（6）相连；

所述的分氚单元包括除氚柱（11）、加热冷却一体机II（13）、氢同位素微色谱II（15）、标准容器III（17）、化学铀床II（19），所述除氚柱（11）与加热冷却一体机II（13）通过导热油管路相连，除氚柱（11）与标准容器III（17）通过气动阀Ⅴ（5）相连，氢同位素微色谱II（15）与标准容器III（17）通过进样管路连接，化学铀床II（19）与标准容器III（17）通过气动阀VII（7）相连；

所述补气单元包括补气床（8），标准容器I（9），真空系统（21）；其中，补气床（8）与标准容器I（9）之间通过气动阀Ⅰ（1）相连，标准容器I（9）与真空系统（21）通过气动阀II（2）和手动阀（20）相连；

所述除氘柱（10）为填充色谱柱，填充材料成分为LaNi5-SiO2复合材料；所述除氚柱（11）为填充色谱柱，填充材料成分为钯-硅藻土（Pd/k）复合材料；所述补气床（8）的填充材料为金属钯（Pd）；

所述加热冷却一体机I（12）、加热冷却一体机II（13）内装有硅油，工作温度范围为100℃～-70℃，工作速率为10℃±2℃/min。

2.一种基于权利要求1所述的氘氚混合气的分离系统中少量氘氚混合气的分离方法，其特征在于，该氘氚混合气的分离方法包括如下步骤：

（a）氘氚混合原料气的输入：加热补气床（8）至第一预设温度，开启气动阀I（1），补气床内待分离的氘氚混合气进入标准容器I（9），标准容器I（9）压力达到第一预设压力值时，关闭气动阀I（1）；当除氚柱（11）达到第二预设温度时，开启气动阀II（2），标准容器I（9）内待分离氘氚混合气进入除氚柱（11），当标准容器I（9）压力达到第二预设压力值时，关闭气动阀II（2）；

（b）氘氚混合原料气在除氘柱和除氚柱之间回流振荡：加热除氚柱（11）至第三预设温度、冷却除氘柱（10）至第四预设温度时，开启气动阀III（3），除氚柱（11）中氘氚混合气进入除氘柱（10），经过第一预设时间后关闭气动阀III（3）；加热除氘柱（10）达到第五预设温度时，冷却除氚柱（11）至第二预设温度时，开启气动阀III（3），除氘柱（10）中氘氚混合气进入除氚柱（11），经过第二预设时间后关闭气动阀III（3）；

（c）重复步骤（b）数次；

（d）分氘单元中纯氘的输出：加热除氘柱（10）达到第六预设温度时，开启气动阀IV（4），除氘柱（10）内释放出纯氘进入到标准容器II（16），标准容器II（16）压力达到第三预设压力值时，关闭气动阀IV（4），开启气动阀VI（6），经过第三预设时间后，关闭气动阀VI（6）；

（e）分氚单元中纯氚的输出：加热除氚柱（11）达到第七预设温度时，开启气动阀V（5），除氚柱（11）内释放出纯氚进入到标准容器III（17），标准容器III（17）压力达到第四预设压力值时，关闭气动阀V（5），开启气动阀VII（7），经过第四预设时间后，关闭气动阀VII（7）。

3.根据权利要求2所述的氘氚混合气的分离方法，其特征在于：所述第一预设温度为80℃～100℃，所述第二预设温度为-30℃～-50℃，所述第三预设温度为80℃～100℃，所述第四预设温度为-60℃～-70℃，所述第五预设温度为-10℃～0℃，所述第六预设温度为-5℃～5℃，所述第七预设温度为85℃～105℃。

4.根据权利要求2所述的氘氚混合气的分离方法，其特征在于：所述第一预设压力为70～75kPa，所述第二预设压力为30～35kPa，所述第三预设压力为3～5kPa，所述第四预设压力为3～5kPa。