[发明专利]一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统与方法

说明书

本发明公开了一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，包括手套箱，设置于手套箱内的第一级氢同位素储存床，设置于手套箱内与第一级氢同位素储存床连接的等离子体放电装置，设置于手套箱内与等离子体放电装置连接并与第一级氢同位素储存床连接的放电尾气回收循环装置，以及与放电尾气回收循环装置连接的尾气排放处理装置。本发明基于等离子体发生装置放电处理，对尾气中的氘氚氢同位素气体进行回收处理，利用第二级氢同位素储存床对尾气中氘氚吸收形成化合物的方式回收，并利用催化氧化床和分子筛对局排前端尾气中氘氚气体进行催化氧化形成氘氚水后再次回收，提高了对尾气中氘氚氢同位素气体的回收效果，充分保证了局排尾气达标排放。

技术领域

本发明涉及氘氚聚变燃料循环领域，具体地讲，是涉及一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统与方法。

背景技术

近年来，随着中国聚变工程实验堆(CFETR)计划的不断推进，国内新建了多套直线等离子体发生装置，用于模拟托卡马克装置第一壁材料因等离子体放电引起的氢同位素驻留情形。然而，现阶段包括托卡马克装置在内的这些等离子体发生装置尚未考虑放电后尾气中氢同位素气体的回收问题，其主要原因，一是因为针对聚变装置的等离子体排灰气处理系统(TEP)构成非常复杂、昂贵，目前仍于单元技术攻关阶段，尚未与放电装置进行联合调试；二是由于氚的稀缺性及放射性，国内尚无可以产生氚等离子放电的实验装置，而普通的氢氘气体放电尾气目前普遍采取直接排放的方式处理。

氘氚燃料气体非常宝贵且具有放射性，不能直接排放，必须通过氢同位素回收系统进行回收处理，达到排放允许限值后，才能排放。鉴于此，本发明针对直线等离子体发生装置设计了一套等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，以期为将来聚变装置中氘氚等离子体放电尾气中氚的有效回收提供预研技术支撑。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，以实现氢同位素的有效回收。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，包括用于提供封闭环境的手套箱，设置于手套箱内的第一级氢同位素储存床，设置于手套箱内与第一级氢同位素储存床连接的等离子体放电装置，以及设置于手套箱内与等离子体放电装置连接并与第一级氢同位素储存床连接的放电尾气回收循环装置，其中，所述放电尾气回收循环装置对放电尾气中氘氚氢同位素气体进行回收并向第一级氢同位素储存床提供氘氚氢同位素气体循环，且该放电尾气回收循环装置还连接有对尾气中氚含量监测并使尾气达标排放的尾气排放处理装置。

具体地，所述等离子体放电装置包括用于输出第一级氢同位素储存床释放出的氢同位素气体的第一管路，与第一管路连接的用于放电处理氢同位素气体的等离子体发生装置，依次设置于第一管路上的用于控制气体流速的第一阀门和流量控制器，以及连接于等离子体发生装置的出口用于向放电尾气回收循环装置输出放电尾气的第二管路。

具体地，所述第一管路上还设有用于监测第一级氢同位素储存床释放气体压力的压力传感器。

具体地，所述放电尾气回收循环装置包括用于维持等离子体放电气压和泵抽等离子体放电装置输出的放电尾气的分子泵，通过第三管路连接分子泵的用于吸收放电尾气的第二级氢同位素储存床，设置于第三管路上的第二阀门，连接于第二级氢同位素储存床和第一级氢同位素储存床之间的用于循环的第四管路，以及依次设置于第四管路上的第三阀门和薄膜电容规。

具体地，所述尾气排放处理装置包括与放电尾气回收循环装置连接的用于排出尾气的第五管路，设置于第五管路上的用于控制尾气排放的第四阀门，连接于分子泵与第五管路之间并与第二级氢同位素储存床并联的第八管路，设置于第八管路上的第十阀门，与第五管路连接的并位于手套箱内为尾气排放提供动力的干泵，与干泵连接的用于向手套箱外局排系统排出尾气的第六管路，设置于手套箱外并与第六管路连接的用于监测尾气是否达标的电离室，以及与电离室连接的用于排出达标尾气的局排管路，其中，第六管路上设置有第五阀门，局排管路上设置有第六阀门。