[发明专利]一种氘氚燃料贮存与供给演示系统及应用

说明书

本发明公开了一种氘氚燃料贮存与供给演示系统及应用，属于核燃料领域，其包括第一供气单元、第二供气单元、第三供气单元、配比单元、净化单元、氦回收单元、气体分析单元、真空单元；第一供气单元包括第一进气支路、第一缓冲罐、第一贮存床、第一计量罐、第一出气支路。本申请的系统能用于聚变堆氘氚燃料内循环过程和/或模拟演示堆运行过程中，大规模氢同位素气体的安全贮存、定比例配制、快速供给以及氢同位素气体的计量。本申请设计科学合理、功能齐全，使用方便，能够用于模拟演示聚变堆氘氚燃料内循环过程中，大规模氢同位素气体的安全贮存、定比例配制、快速供给，以及氢同位素气体的计量，供气速度≥7.2m³/h，漏率低于1.5*10^‑9 Pa·m³/s，真空度优于5 Pa。

技术领域

本发明涉及核燃料领域，具体为一种氘氚燃料贮存与供给演示系统及应用。本申请能够应用于核聚变堆反应中，尤其是磁约束核聚变反应堆中，对于维持反应堆的连续、可靠运行，具有重要的进步意义。

背景技术

聚变能由于燃料来源广泛、释放能力巨大、放射性远低于核裂变，因而被认为是未来人类最重要的能源方式。聚变能的产生主要依靠氢的同位素氘（D）和氚（T）发生聚变反应得到（D+T→n(14.06MeV)+⁴He(3.52MeV)）。由于每次注入反应堆真空室（反应堆真空室为氘氚聚变反应发生的地方）的氘氚燃料，其燃耗不足5%，需回收循环利用。同时，由于D、T逐渐消耗，⁴He和H₂等杂质会逐渐增多，导致等离子体逐渐降温。为了维持反应堆的运行，须不断从真空室取出“燃烧”过的气体，或称为排灰，经等离子体排出气循环处理后，再通过燃料加注系统注入回反应堆真空室。可见，大规模、高效的氘氚燃料循环处理工艺是成功利用核聚变能源的重要保障。

磁约束核聚变反应堆在运行过程中，由于氘氚的平均燃耗率较低，因此需及时对等离子体排灰气体中的大量氘氚燃料快速回收、并重新按特定比例配制、快速供给以及对氢同位素气体计量。

因此，需要设计一种氘氚燃料贮存与供给演示系统及应用，以解决上述问题。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种氘氚燃料贮存与供给演示系统及应用，其能用于聚变堆氘氚燃料内循环过程和/或模拟演示堆运行过程中，大规模（供气速度≥7.2m³/h）氢同位素气体的安全贮存、定比例配制、快速供给以及氢同位素气体的计量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氘氚燃料贮存与供给演示系统，包括第一供气单元、第二供气单元、第三供气单元、配比单元、净化单元、氦回收单元、气体分析单元、真空单元；

所述第一供气单元包括第一进气支路、第一缓冲罐、第一贮存床、第一计量罐、第一出气支路，所述第一缓冲罐、第一贮存床、第一计量罐分别为至少一个，所述第一缓冲罐、第一贮存床、第一计量罐通过气体管路相互并联并构成第一气源组件，所述第一进气支路与第一气源组件通过气体管路相连且第一进气支路能向第一气源组件内补充第一原料气，所述第一出气支路与第一气源组件通过气体管路相连且第一气源组件能通过第一出气支路供给第一原料气；

所述第二供气单元包括第二进气支路、第二缓冲罐、第二贮存床、第二计量罐、第二出气支路，所述第二缓冲罐、第二贮存床、第二计量罐分别为至少一个，所述第二缓冲罐、第二贮存床、第二计量罐通过气体管路相互并联并构成第二气源组件，所述第二进气支路与第二气源组件通过气体管路相连且第二进气支路能向第二气源组件内补充第二原料气，所述第二出气支路与第二气源组件通过气体管路相连且第二气源组件能通过第二出气支路供给第二原料气；