[发明专利]一种从聚变堆液态金属锂铅合金中连续提取氚的装置及方法

权利要求书

1.一种从聚变堆液态金属锂铅合金中连续提取氚的装置，其特征在于：包括聚变堆液态金属锂铅包层(1)、液态金属锂铅回路(2)、载带气体储气罐(3)、第一气体控制阀(4)、质量流量控制器(5)、第一数字压力计(6)、第二气体控制阀(7)、气相色谱分析仪(8)、真空泵(9)、第一电磁流量计(10)、k型铠装热电偶(11)、回路控制阀(12)、多孔不锈钢膜(13)、液态金属锂铅缓存罐(14)、第二数字压力计(15)、第二电磁流量计(16)、高温电磁泵(17)、数据采集卡(18)、计算机(19)、全密不锈钢管(20)、感应式液位计(21)、载带气体入口管道(22)和载带气体出口管道(23)；

聚变堆液态金属锂铅包层(1)的一端依次连接液态金属锂铅回路(2)、第一电磁流量计(10)、回路控制阀(12)和液态金属锂铅缓存罐(14)的入口，液态金属锂铅缓存罐(14)外部的顶端焊接全密不锈钢管(20)，多孔不锈钢膜(13)连接全密不锈钢管(20)的下端，工作时将多孔不锈钢膜浸入液态金属锂铅缓存罐(14)内；第二数字压力计(15)位于液态金属锂铅缓存罐(14)的外部上端，k型铠装热电偶(11)位于液态金属锂铅缓存罐(14)内部的底端，感应式液位计(21)位于液态金属锂铅缓存罐(14)内部的上端，全密不锈钢管(20)一侧开口依次连接载带气体出口管道(23)、第二气体控制阀(7)、气相色谱分析仪(8)、真空泵(9)，真空泵(9)出口连接至载带气体氚分离系统，载带气体储气罐(3)依次连接第一气体控制阀(4)、质量流量控制器(5)、气体入口管道(22)与全密不锈钢管(20)，第一数字压力计(6)位于气体管道入口管道(22)上端，液态金属锂铅缓存罐(14)的出口依次连接第二电磁流量计(16)、高温电磁泵(17)和聚变堆液态金属锂铅包层(1)的入口，数据采集卡(18)的输入端分别连接质量流量控制器(5)、第一数字压力计(6)、气相色谱分析仪(8)、真空泵(9)、第一电磁流量计(10)、k型铠装热电偶(11)、第二数字压力计(15)、第二电磁流量计(16)、高温电磁泵(17)与感应式液位计(21)，数据采集卡(18)的输出端与计算机(19)相连接。

2.根据权利要求1所述的从聚变堆液态金属锂铅合金中连续提取氚的装置，其特征在于：所述载带气体氚分离系统包括纯化系统，氢氦分离系统和氢同位素分离系统；载带气体在真空泵的作用下进入纯化系统，纯化系统的出口与氢氦分离系统入口相连接，氢氦分离系统的出口与氢同位素分离系统相连接。其中纯化系统采用低温冷冻技术分离出载带气体中的氚水，氢氦分离模块采用低温吸附方式从载带气体中吸附氢同位素气体，吸附得到的氢同位素气体在氢同位素分离模块中采用色谱分离方法将氚提取出来。

3.根据权利要求1所述的从聚变堆液态金属锂铅合金中连续提取氚的装置，其特征在于：所述载带气体为氦气。

4.根据权利要求1所述的从聚变堆液态金属锂铅合金中连续提取氚的装置，其特征在于：所述多孔不锈钢膜为空心圆柱结构，构造材料为S31603不锈钢，在圆柱不锈钢侧面上均匀分布着大小相同的孔隙，孔隙孔径为2.6μm，孔隙与外界连通，圆柱不锈钢侧面上的孔隙率为35％。

5.根据权利要求1所述的从聚变堆液态金属锂铅合金中连续提取氚的装置，其特征在于：所述液态金属锂铅在多孔不锈钢膜的孔隙处形成气液界面。

6.根据权利要求4所述的从聚变堆液态金属锂铅合金中连续提取氚的装置，其特征在于：所述多孔不锈钢膜上孔隙的孔径大小通过Washburn方程的计算决定，该孔径条件下液态金属锂铅在不锈钢表面为不浸润液体。