[发明专利]基于质子导体陶瓷膜的自循环氚靶系统有效

专利信息
申请号: 201610671119.0 申请日: 2016-08-15
公开(公告)号: CN106251912B 公开(公告)日: 2017-05-24
发明(设计)人: 吴宜灿;季翔;蒋洁琼;王超;王淑芬 申请(专利权)人: 中国科学院合肥物质科学研究院
主分类号: G21B1/15 分类号: G21B1/15;G21B1/19
代理公司: 合肥市上嘉专利代理事务所(普通合伙)34125 代理人: 王伟
地址: 230031 *** 国省代码: 安徽;34
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摘要: 发明公开一种基于质子导体陶瓷膜的自循环氚靶系统,主要适用于氘氚聚变中子发生器中的氚靶系统。本发明将质子导体陶瓷膜作为氚靶的核心部件,其中质子导体陶瓷膜由致密的氧化物陶瓷固体电解质和两个多孔电极构成。自循环过程为氚水通过外接电源在阳极被电离为氚离子,氚离子在多孔阳极中扩散并通过电解质迁移到阴极后,被还原为氚原子同时受到氘束流的轰击发生氘氚聚变。而阴极未参与聚变反应的氚通过净化系统氧化为氚水,收集后循环回至阳极继续使用。此系统的氚靶工作温度可提高至800‑1000℃,同时实现了氚的循环利用,极大提高了氚的利用率。
搜索关键词: 基于 质子 导体 陶瓷膜 循环 系统
【主权项】:
一种基于质子导体陶瓷膜的自循环氚靶系统,包括:氚水供给系统(1)、氚水电离及氚离子传导系统(4)、外接电源(3)、氚回收净化系统(2);其特征在于:所述的氚水电离及氚离子传导系统(4)处于真空腔内;所述氚水电离及氚离子传导系统(4)包括阴极(6)、质子导体电解质(7)和阳极(8),所述质子导体电解质(7)在阴极(6)和阳极(8)之间;外接电源(3)的正极和负极分别与氚水电离及氚离子传导系统(4)的阳极(8)和阴极(6)连接;氚水供给系统(1)、氚回收净化系统(2)分别与氚水电离及氚离子传导系统(4)密封连接,氚回收净化系统(2)与氚水供给系统(1)密封连接,形成一个循环回路;当启动自循环氚靶系统时,氚水由氚水供给系统(1)以一定的流速进入氚水电离及氚离子传导系统(4)并渗透至阳极(8),在外加电场的作用下,氚水电离产生的氚离子通过质子导体电解质(7)进行迁移,其中,质子导体电解质(7)为致密的氧化物陶瓷固体电解质,阳极(8)和阴极(6)均为多孔电极,而阳极电解产生的氧气通过透氧膜从氧气出口(5)释放并收集;在电场的作用下,氚离子通过质子导体电解质(7),迁移至质子导体电解质(7)与阴极(6)界面;氚离子在阴极(6)侧得到电子被还原为氚原子,通过多孔结构扩散至阴极(6)表面并遭遇氘束流的轰击发生氘氚聚变;而阴极(6)表面未参与聚变反应的氚原子结合为氢气,脱离电极并被真空装置被抽入氚回收净化系统(2),并在此处经过高温氧化铜再度还原为氚水,氚水收集循环回氚水供给系统(1)继续使用。
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