[发明专利]用于纯化空气与气态氚和富集恒定体积的水中的氚的方法和实际的设备组成

说明书

申请领域

本发明涉及一种用于纯化空气与气态形式的氚(Т₂)和富集在普通水中以超重水(氧化氚，Т₂О)或氚化水(HTO)的形式的氚的方法和实际的设备组成。该方法和组成在以下方面获得应用：纯化空气与在其中氚为气体分子(Т₂)形式的容器中的氚，和用于从用过的核燃料提取氚(Т₂)的工艺、装置和设施以及针对热核反应的需求用于生产和储存氚(Т₂)的工艺、装置和设施。总是在储存氚的装置周围和设施中的空气中检测到放射性，这归因于气态形式的氚的极端流动性。

技术现状

目前，从其中出于不同目的而储存气态氚的不同类型的装置移动气态氚的问题通过高温氧化或在催化剂的存在下的氧化来解决。使得到的氚化水通过分子膜、吸附剂和具有高吸水性能的其他材料从气态部分分离并且以该形式储存。

当前的用于纯化气体与氚的方法的问题在于，得到的次级放射性产物具有低的氚活性，这导致累积大量的废物要处置。

存在通过电解、精馏、水解和膜扩散、热吸附工艺来富集普通水中的氚的方法。它们具有高的能量消耗和相对低的富集系数，这使得它们对于从大量氚污染的气体回收和富集氚是经济上不利的。

技术描述

该问题通过从用于氚合成、加工或储存的空间或装置回收含有Т₂的空气来解决。氚在高温下在密封室中用来自氢氧发生器的氧氢焰来氧化。在该程序之后，所得到的空气和来自氚化水和超重水的水蒸气的混合物从氧化室被泵送出、通过冷却器冷却并且冷凝水被捕获在滤水器中。然后，使纯化氚的空气返回至用于储存氚的空间/装置。将被捕获在滤水器中的氚化水按部分地供给至其被转化成氢氧气的氢氧发生器。所得到的气体用于氧化来自下一部分的含有氚的空气的氚。该循环可以重复无限的次数，在此期间，氚在滤水器的水中的浓度关于循环的次数成比例地增大。

最初，普通水用于从空气提取氚。来自从该水获得的氢氧气混合物的氢气(Н₂)远多于必须被氧化的氚(Т₂)。氢原子(h)与氚原子(t)的量之间的比例大大地偏向于h(h>>t)。

在氢和氚的氧化过程期间，得到了普通水和含有氚的水(氚化水)的混合物。该氚化水可以以两种形式存在-НТО和Т₂О。由于h相比于t的非常大的比例(h>>t)，因此获得Т₂О的可能性是很小的并且通过下式描述了伴随每个循环的氧化过程的物料平衡：

2hH₂+2ntT₂+(h+nt)O₂＝2(h-nt)H₂O+4ntHTO(1)，

其中：n-循环次数；

h-设备中的氢原子(Н)的数量；

t-伴随氧化的每个循环进入设备的氚(Т)的数量。

氚化水在氢氧发生器中被分解成含有氧分子O₂和三种氢同位素(H₂、HT、T₂)的分子的氢氧气混合物。下一体积的含有氚的气体在从以上得到的氢氧气混合物的火焰中处理。这样，氚在普通水的体积中的浓度不断地增大，并且在第n次循环时浓度是首次循环中的n倍。

使用设备实现了从普通水、氚化水和超重水获得氢氧气、泵送出含有氚的空气、使氚氧化并且使空气返回用于储存氚的装置/容器中，图1中描述了该设备的原理示意图。

实施例