[发明专利]氚水制备装置及方法

说明书

一种氚水制备装置及方法，属于化工和核技术及设备领域，氚水制备装置包括金属贮氚床、第一气体质量流量控制器、氧气瓶、第二气体质量流量控制器、氚氧复合催化反应器、冷阱、尾气收集罐、真空泵，金属贮氚床与第一气体质量流量控制器连通，氧气瓶与第二气体质量流量控制器连通，第一气体质量流量控制器和第二气体质量流量控制器分别与氚氧复合催化反应器连通，氚氧复合催化反应器与冷阱连通，尾气收集罐和真空泵分别与冷阱连通。氚水制备方法包括上述装置的工作步骤。氚水制备装置及方法能够实现氚氧快速复合，尾气氚的循环利用，制备得到高纯氚水，具有制备效率高、成本低、安全性高的特点。

技术领域

本发明涉及化工和核技术及设备领域，具体而言，涉及一种氚水制备装置及方法。

背景技术

氚水(T2O)是一种理想的非分配示踪剂，在复杂断块油田注水开发中有重要的应用价值。氚水作为非分配示踪剂不仅能溶于注入流体，并以流体的速度运移，同时具有低检测极限、长期化学与放射化学稳定性、在岩石或井筒表面无吸附、同油藏流体无化学反应与同位素交换的优点。通过示踪剂产出计算，能精确计算油田井间高渗透带或大孔道的参数，可广泛应用到小断块油田注水开发中。氚水还可以用来测定非亲水性高聚物材料的透湿系数透湿量、扩散系数、溶解度系数等透湿性，具有操作简便，淮确度高、适用性广的优点。

高纯氚水通常由氚气和氧气复合制备获得，而氚作为一种人工核素，目前仅能通过核反应堆和加速器的核反应获得。氚会通过自发β衰变核反应产生3He，半衰期仅为12.33a。同时氚水进入人体，会引起严重的内照射。氚的稀缺性与放射性决定了氚水合成制备的复杂性，必须兼顾辐射防护要求和氚的利用效率。

目前，已有的氚水制备方法通常采用静态反应法，存在工艺复杂，效率低，成本高的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氚水制备装置，其能够高效率、低成本地制备氚水。

本发明的另一目的在于提供一种氚水制备装方法，其采用上述氚水制备装置制备酸水，具有工艺简单，效率高，成本低的特点。

本发明的实施例是这样实现的：

一种氚水制备装置，其包括金属贮氚床、第一气体质量流量控制器、氧气瓶、第二气体质量流量控制器以及依次连通的氚氧复合催化反应器、冷阱、尾气收集罐以及真空泵，金属贮氚床与第一气体质量流量控制器连通，氧气瓶与第二气体质量流量控制器连通，第一气体质量流量控制器和第二气体质量流量控制器分别与氚氧复合催化反应器连通，氚氧复合催化反应器与冷阱连通，尾气收集罐和真空泵分别与冷阱连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，氚水制备装置还包括分子筛吸收器，冷阱与分子筛吸收器连通，尾气收集罐和真空泵分别与分子筛吸收器连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，氚水制备装置还包括缓冲罐、缓冲阀门以及气体循环泵，冷阱和缓冲罐分别与缓冲阀门连通，缓冲阀门与气体循环泵连通，气体循环泵与尾气收集罐连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，氚水制备装置还包括质谱仪，质谱仪与尾气收集罐连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，尾气收集罐连通有第三气体质量流量控制器，第三气体质量流量控制器与氚氧复合催化反应器连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，金属贮氚床和第一气体质量流量控制器之间、第一气体质量流量控制器和氚氧复合催化反应器之间、氧气瓶和第二气体质量流量控制器之间、第二气体质量流量控制器和氚氧复合催化反应器之间、氚氧复合催化反应器和冷阱之间、冷阱与尾气收集罐之间以及冷阱与真空泵之间均设置有控制阀门。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，金属贮氚床为贫铀床、ZrCo基金属氢化物床或Ti基金属氢化物床。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，金属贮氚床设置有温度测控装置。