[发明专利]一种基于钡锆陶瓷的管式氢同位素抽取泵

说明书

本发明公开了一种基于钡锆陶瓷的管式氢同位素抽取泵，其包括质子导体陶瓷管，质子导体陶瓷管上套设有抽取泵，抽取泵包括上部封装外壳和下部封装外壳，上部封装外壳与下部封装外壳之间依次设置有气密法兰、阳极导电法兰、阴极导电法兰、气密垫片，气密法兰与阳极导电法兰之间、阳极导电法兰与阴极导电法兰之间、阴极导电法兰与气密垫片之间分别设置有连接垫片；上部封装外壳上侧设置有通气玻璃管。本发明能够解决现有技术中氢同位素分离能耗过高的问题，条件要求低、分离效率高、可靠性强。

技术领域

本发明涉及同位素分离技术领域，具体涉及一种基于钡锆陶瓷的管式氢同位素抽取泵。

背景技术

随着科技的不断发展，传统能源日渐短缺，核能作为解决能源危机的主要能源之一，对核能的开发利用日益迫切。在核能的开发过程中，主要利用氢的同位素在高温下发生聚变反应，结合生成较重原子核，其中主要是氦，同时放出巨大能量。同时，为了保证聚变堆燃料循环系统的氚自持，会利用聚变反应产生的中子轰击包层中锂原子核产氚，并用氦气作为载气。在核聚变过程中，氢同位素往往与会与氦气等惰性气体混合，因此氢同位素的分离与回收必不可少。

如何实现高效回收氢同位素，是目前有效提高核能开发利用水平的主要问题之一。目前主要的方式是生冷分离技术，即通过利用氢氦沸点，分别是77K和4K左右，这一不同特性，在低温下将氢同位素凝结成液相，与仍为气相的氦气进行分离。

但上述方式对实验环境要求较高，系统复杂，分离过程中能耗过高，并且随着混合气体中杂质的凝结，导致分离得到的氢同位素气体纯度不高，需要进一步纯化。特别由于聚变反应产物或者载气的工况温度较高，采用生冷分离技术分离提取氢同位素的载气还需要从77K以下重新加热到高温。因此采用这种方式进行的氢氦分离能效较低，且对系统设计要求更高。

发明内容

本发明针对现有技术中的上述不足，提供了一种能够解决现有技术中氢同位素分离能耗过高的问题的基于钡锆陶瓷的管式氢同位素抽取泵及抽取方法。

为解决上述技术问题，本发明采用了下列技术方案：

提供了一种基于钡锆陶瓷的管式氢同位素抽取泵，其包括质子导体陶瓷管，质子导体陶瓷管上套设有抽取泵，抽取泵包括上部封装外壳和下部封装外壳，上部封装外壳与下部封装外壳之间依次设置有气密法兰、阳极导电法兰、阴极导电法兰、气密垫片，气密法兰与阳极导电法兰之间、阳极导电法兰与阴极导电法兰之间、阴极导电法兰与气密垫片之间分别设置有连接垫片；上部封装外壳上侧设置有通气玻璃管。

上述技术方案中，优选的，气密法兰、阳极导电法兰、阴极导电法兰、气密垫片和连接垫片的外径均小于上部封装外壳。

上述技术方案中，优选的，阳极导电法兰内径与质子导体陶瓷管外径相同，阴极导电法兰与质子导体陶瓷管内径相同，气密法兰与下部封装外壳内径相同。

上述技术方案中，优选的，质子导体陶瓷管从内到外依次设置有阴极层、质子导体层和阳极层，阳极层与阳极导电法兰套接，阴极层与阴极导电法兰套接，阴阳两极导电法兰之间利用连接垫片套接。

上述技术方案中，优选的，阳极层由NiO-BaZr_xY_1-xO_3-δ或NiO-BaZr_xCe_yY_1-x-yO_3-δ构成；阴极层由La_xSr_1-xCo_yFe_1-yO_3-δ或La_xSr_1-xMnO_3-δ构成；质子导体层由BaZr_xCe_yY_1-x-yO_3-δ或BaZr_xY_1-xO_3-δ构成，其中0x1，0y1。