CN111203098A - 一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统与方法 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统与方法
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。
具体地，所述尾气排放处理装置还包括在干泵与电离室之间与第六管路并联的尾气处理支路，该尾气处理支路包括与第六管路并联的第七管路，依次设置于第七管路上的并均位于手套箱外的第七阀门、催化氧化床、分子筛和第八阀门。
进一步地，该等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，还包括用于回收驻留于手套箱内的氘氚氢同位素气体的回收管路，以及设置于回收管路上的阀门。
本发明的另一目的在于提供一种等离子体放电尾气中氢同位素回收方法，实现氘氚氢同位素气体的有效回收。该方法采用上述等离子体放电尾气中氢同位素回收系统对氘氚燃料气体中的氘氚氢同位素气体进行回收，氢同位素气体储存在第一级氢同位素储存床中，包括如下步骤：
(1)当等离子体发生装置的放电腔室达到预定真空后，加热第一级氢同位素储存床释放氢同位素气体；
(2)通过量程为10atm的压力传感器监测第一级氢同位素储存床释放气体的压力，释放的氢同位素气体经流量控制器后进入等离子体发生装置的放电腔室进行放电处理，氢同位素在放电腔室及相关材料中产生驻留；
(3)放电过程中的尾气经分子泵后，由第二级氢同位素储存床吸收；
(4)当第一级氢同位素储存床中储存的氢同位素气体释放完成后，加热第二级氢同位素储存床释放其内吸收的氘氚尾气，并使释放的氘氚尾气通过第四管路供第一级氢同位素储存床吸收，以循环利用；
(5)通过电离室监测尾气中氚含量是否达到排放标准，若达到排放标准，则通过局排管路排放尾气，若未达到排放标准，则先通过催化氧化床和分子筛回收处理后再通过局排管路排放尾气。
具体地，调节所述分子泵上的插板阀和所述第二阀门的开合大小来控制所述等离子体发生装置的放电气压和第二级氢同位素储存床吸收尾气的速率，并通过所述薄膜电容规监测第二级氢同位素储存床是否吸收饱和。
具体地，该方法还包括通过回收管路回收渗透残留在手套箱内的氘氚氢同位素气体，并使之被催化氧化床和分子筛吸附回收处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明基于等离子体发生装置放电处理氘氚氢同位素气体，对尾气中的氘氚氢同位素进行回收处理，利用第二级氢同位素储存床对尾气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尾气进行再次回收，提高了对尾气中残留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。
(2)本发明采用第一和第二级氢同位素储存床的配置，巧妙实现了手套箱封闭环境内氢同位素气体的放电供给和氘氚放电尾气的回收，并且利用循环配置的管路保证了氢同位素气体在系统管路内的循环利用；并减少了局排过程中催化氧化法对尾气的处理负荷。
(3)本发明利用压力传感器和薄膜电容规监测放电处理前后的氢同位素压力变化，保证放电处理和尾气回收的有效稳定，提高了气体循环和回收处理的稳定性。
(4)本发明利用电离室监测局排尾气中氚含量，并在其未达标时采用催化氧化床和分子筛对其进行深度处理，保证了尾气排放的安全可靠性。
(5)本发明将系统包容在环境封闭的手套箱中，并配备完善的监测仪器，可为托卡马克聚变装置实际工况下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。
附图说明
图1为本发明-实施例的结构示意图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
1-手套箱，2-第一级氢同位素储存床，3-等离子体发生装置，4-分子泵，5-第二级氢同位素储存床，6-干泵，7-电离室，8-催化氧化床，9-分子筛，10-压力传感器，11-流量控制器，12-薄膜电容规，
13-第一管路，14-第二管路，15-第三管路，16-第四管路，17-第五管路，18-第六管路，19-第七管路，20-第八管路，21-局排管路，22-回收管路，23-充气管路，
24-第一阀门，25-第二阀门，26-第三阀门，27-第四阀门，28-第五阀门，29-第六阀门，30-第七阀门，31-第八阀门，32-第九阀门，33-第十阀门，34-第十一阀门，35-第十二阀门。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1所示，该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1，设置于手套箱内的第一级氢同位素储存床2，设置于手套箱内与第一级氢同位素储存床连接的用于处理氢同位素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，以及与所述放电尾气回收循环装置连接的将达标尾气排出的尾气排放处理装置。
所述手套箱为常规的手套箱构造，手套箱内为负压，为系统提供封闭隔离的涉氚环境。
所述第一级氢同位素储存床采用ZrCo床，用以储存氢同位素气体。本实施例中该第一ZrCo床装料量250g，可储存氢同位素气体量约标准状况下50L，满足一般等离子体发生装置连续90h放电耗气量需求。
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氘氚氢同位素气体的第一管路13，与第一管路连接的用于处理氘氚氢同位素气体的等离子体发生装置3，依次设置于第一管路上的用于控制气体流速的第一阀门24和流量控制器11，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14，其中，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10。该压力传感器采用量程为10atm压力传感器，用于监测第一ZrCo床释放气体的压力；该等离子体发生装置用于对氢同位素气体进行放电处理，为现有设备，其构造本实施例中不再赘述；该第一阀门为全金属阀门。
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4，通过第三管路15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5，设置于第三管路上的第二阀门25，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16，以及依次设置于第四管路上的第三阀门26和薄膜电容规12，其中，分子泵与第二管路连接，用于泵抽等离子体发生装置排出的放电尾气，在第四管路上还可以配置一位于薄膜电容规和第一级氢同位素储存床之间的第九阀门32。该第二级氢同位素储存床也采用ZrCo床，用以吸收并以化合物形式储存放电尾气中的氘氚氢同位素气体。本实施例中该第二ZrCo床装料量300g，可储存氢同位素气体量约标准状况下65L，满足持续高效回收放电过程尾气中氢同位素气体要求；该薄膜电容采用量程为1333Pa的薄膜电容规；该第二阀门、第三阀门和第九阀门均为全金属阀门。
所述尾气排放处理装置包括与第二级氢同位素储存床连接的用于排出尾气的第五管路17，设置于第五管路上的用于控制尾气排放的第四阀门27，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6，与干泵连接的用于向手套箱外排出尾气的第六管路18，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7，与电离室连接的用于排出达标尾气的局排管路21，设置于第六管路上并位于手套箱外的第五阀门28，设置于局排管路上的第六阀门29，在干泵与电离室之间与第六管路并联的第七管路19，以及依次设置于第七管路上的并均位于手套箱外的第七阀门30、催化氧化床8、分子筛9和第八阀门31，并且，在分子泵和第五管路之间还连接有与第二级氢同位素储存床并联的用于将放电尾气排出的第八管路20，该第八管路上设有第十阀门33。
为了回收因管道渗透到手套箱中的氢同位素气体，该系统还配置有回收管路22，并在回收管路上设置第十一阀门34，该回收管路与干泵出口处连接。为了向第一级氢同位素储存床充入氢同位素气体，该系统还配置有充气管路23，并在该充气管路上设置十二阀门35，该充气管路连接于第九阀门和薄膜电容规之间的第四管路上。
基于上述构造，本实施例提供的等离子体放电尾气中氢同位素回收方法采用上述系统对氘氚燃料气体中的氘氚氢同位素进行回收，氢同位素气体储存在第一级氢同位素储存床中，包括如下步骤：
(1)当等离子体发生装置的放电腔室达到预定真空后，加热第一级氢同位素储存床释放氢同位素气体；
(2)通过量程为10atm的压力传感器监测第一级氢同位素储存床释放气体的压力，释放的氢同位素气体经流量控制器后进入等离子体发生装置的放电腔室进行放电处理，此时氘氚氢同位素气体会在放电腔室及管道器壁材料中产生驻留；
(3)放电过程中的尾气经分子泵后，由第二级氢同位素储存床吸收；
(4)当第一级氢同位素储存床中储存的氢同位素气体释放完成后，加热第二级氢同位素储存床释放其内吸收的氘氚尾气，并使释放的氘氚尾气通过第四管路供第一级氢同位素储存床吸收，实现循环利用；
(5)通过电离室监测尾气中氚含量是否达到排放标准，若达到排放标准，则通过局排管路排放尾气，若未达到排放标准，则先通过催化氧化床和分子筛回收处理后再通过局排管路排放尾气。
具体地，调节所述分子泵上的插板阀和所述第二阀门的开合大小来控制所述第二级氢同位素储存床吸收尾气的速率和维持放电腔室的放电气压，并通过所述薄膜电容规监测第二级氢同位素储存床是否吸收饱和。
具体地，该方法还包括通过回收管路回收渗透残留在手套箱内的氢同位素气体，并使之被催化氧化床和分子筛回收处理。
在实际应用中，本发明可分为放电处理尾气吸收、氢同位素循环、补充氢同位素气体、尾气排放处理、尾气深度排放处理等多个过程。
在放电处理尾气吸收过程中，打开第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门，其余阀门均关闭，当等离子体放电腔室达到预定真空后，关闭第四阀门、第五阀门、第六阀门，加热第一级ZrCo床释放氢同位素气体，通过量程为10atm的压力传感器监测该第一级ZrCo床释放气体的压力；释放气体经流量控制器流入放电腔室放电；放电过程中的尾气经分子泵后，被第二级ZrCo床吸收；该过程中，通过分子泵上方插板阀及第二阀门开合大小调节第二级ZrCo床回收气体速率，确保等离子体放电气压稳定，并通过量程为1333Pa的薄膜电容规监测第二级ZrCo床下游释放有压力上升，如压力上升，则表明第二级ZrCo床吸收氢同位素气体接近饱和。
在氢同位素循环过程中，先确定第一级ZrCo床中气体因多轮放电释放完毕，打开第三阀门和第九阀门，其余阀门均关闭，直接在系统管路内对第二级ZrCo床进行加热，无需进行拆卸操作，十分方便，由第二级ZrCo床吸收的氢同位素气体此时重新释放氢同位素气体，供第一级ZrCo床吸收，此后重复进行放电处理尾气吸收过程；此过程中，通过10atm压力传感器检测压力变化，通过1333Pa薄膜电容规监测活化除气过程中真空变化。
在补充氢同位素气体过程中，也先确定第一级ZrCo床中气体释放完毕，打开第九阀门和第十二阀门，由外部向第一级ZrCo床中补充氢同位素气体，此过程中通过10atm压力传感器检测压力变化，通过1333Pa薄膜电容规监测活化除气过程中真空变化。
在尾气排放处理过程中，主要是对在放电腔室及管道器壁材料中驻留的氘氚氢同位素尾气进行处理，最好是在每次进行过放电循环回收处理后和下次放电处理前均进行该过程。先打开第五阀门，根据实际处理部分打开第十阀门或第五阀门，其余阀门关闭，对驻留有氘氚氢同位素气体的放电腔室及管道器壁材料进行烘烤，使氘氚氢同位素气体释放并经干泵向电离室输送，通过电离室监测尾气中氚含量是否达标，若达标则打开第六阀门通过局排排放，若未达标，即气体中氚含量超标，则关闭第五阀门并打开第七阀门和第八阀门使尾气通过催化氧化床进行催化氧化，形成水后被分子筛吸附，使尾气中氚含量达标，再打开第六阀门通过局排排放。
在尾气深度排放处理过程中，由于ZrCo床及相关管道在高温下，会有部分氢同位素气体渗透到手套箱中，因此需要进行手套箱内、装置外部空间中含氚气体的深度排放处理，先打开第十一阀门和第五阀门，其余阀门均关闭，使手套箱内的气体由回收管路进入第六管路并输入电离室，通过电离室监测箱内气体中氚含量是否达标，若达标则打开第六阀门通过局排排放；若未达标，即气体中氚含量超标，则关闭第五阀门并打开第七阀门和第八阀门使尾气通过催化氧化床进行催化氧化，形成水后被分子筛吸附，使尾气中氚含量达标，再打开第六阀门通过局排排放。
上述实施例仅为本发明的优选实施例，并非对本发明保护范围的限制，但凡采用本发明的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，其特征在于，包括用于提供封闭环境的手套箱(1)，设置于手套箱(1)内的第一级氢同位素储存床(2)，设置于手套箱(1)内与第一级氢同位素储存床(2)连接的等离子体放电装置，以及设置于手套箱(1)内与等离子体放电装置连接并与第一级氢同位素储存床(2)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。
2.根据权利要求1所述的一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，其特征在于，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(2)释放出的氢同位素气体的第一管路(13)，与第一管路(13)连接的用于放电处理氢同位素气体的等离子体发生装置(3)，依次设置于第一管路(13)上的用于控制气体流速的第一阀门(24)和流量控制器(11)，以及连接于等离子体发生装置(3)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(14)。
3.根据权利要求2所述的一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，其特征在于，所述第一管路(13)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(10)。
4.根据权利要求1所述的一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，其特征在于，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(4)，通过第三管路(15)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(5)，设置于第三管路上的第二阀门(25)，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(16)，以及依次设置于第四管路上的第三阀门(26)和薄膜电容规(12)。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，其特征在于，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(17)，设置于第五管路上的用于控制尾气排放的第四阀门(27)，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(20)，设置于第八管路上的第十阀门(33)，与第五管路连接的并位于手套箱(1)内为尾气排放提供动力的干泵(6)，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(18)，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(7)，以及与电离室连接的用于排出达标尾气的局排管路(21)，其中，第六管路(18)上设置有第五阀门(28)，局排管路(21)上设置有第六阀门(29)。
6.根据权利要求5所述的一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，其特征在于，所述尾气排放处理装置还包括在干泵与电离室之间与第六管路并联的尾气处理支路，该尾气处理支路包括与第六管路并联的第七管路(19)，依次设置于第七管路上的并均位于手套箱外的第七阀门(30)、催化氧化床(8)、分子筛(9)和第八阀门(31)。
7.根据权利要求5所述的一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统，其特征在于，还包括用于回收残留于手套箱内的氘氚氢同位素气体的回收管路(22)，以及设置于回收管路上的阀门。
8.一种等离子体放电尾气中氢同位素回收方法，其特征在于，采用如权利要求1～7任一项所述的一种等离子体放电尾气中氢同位素回收系统对氘氚燃料气体中的氘氚氢同位素进行回收，氢同位素气体储存在第一级氢同位素储存床中，包括如下步骤：
(1)当等离子体发生装置的放电腔室达到预定真空后，加热第一级氢同位素储存床释放氢同位素气体；
(2)通过量程为10atm的压力传感器监测第一级氢同位素储存床释放气体的压力，释放的氢同位素气体经流量控制器后进入等离子体发生装置的放电腔室进行放电处理，氢同位素在放电腔室中产生驻留；
(3)放电过程中的尾气经分子泵后，由第二级氢同位素储存床吸收；
(4)当第一级氢同位素储存床中储存的氢同位素气体释放完成后，加热第二级氢同位素储存床释放其内吸收的氘氚尾气，并使释放的氘氚尾气通过第四管路供第一级氢同位素储存床吸收，以循环利用；
(5)通过电离室监测尾气中氚含量是否达到排放标准，若达到排放标准，则通过局排管路排放尾气，若未达到排放标准，则先通过催化氧化床和分子筛回收处理后再通过局排管路排放尾气。
9.根据权利要求8所述的一种等离子体放电尾气中氢同位素回收方法，其特征在于，调节所述分子泵上的插板阀和所述第二阀门的开合大小来控制所述等离子体发生装置的放电气压和第二级氢同位素储存床吸收尾气的速率，并通过所述薄膜电容规监测第二级氢同位素储存床是否吸收饱和。
10.根据权利要求8所述的一种等离子体放电尾气中氢同位素回收方法，其特征在于，还包括通过回收管路回收渗透残留在手套箱内的氘氚氢同位素气体，并使之被催化氧化床和分子筛吸附回收处理。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111939717A (zh) * 2020-07-21 2020-11-17 中国工程物理研究院材料研究所 一种惰性气氛手套箱氢同位素气体去除系统
CN112331366A (zh) * 2020-11-21 2021-02-05 中国工程物理研究院材料研究所 一种氘氚燃料贮存与供给演示系统及应用
CN114034604A (zh) * 2021-11-25 2022-02-11 中国工程物理研究院材料研究所 一种涉氢材料综合反应系统及其测试方法
CN115359941A (zh) * 2022-08-23 2022-11-18 中国原子能科学研究院 气体环境控制方法和系统
CN115382389A (zh) * 2022-08-23 2022-11-25 中国原子能科学研究院 尾气处理方法和系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5041147A (en) * 1989-07-14 1991-08-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Hydrogen isotope separation utilizing bulk getters
US5154878A (en) * 1990-04-30 1992-10-13 Anthony Busigin Process and apparatus for tritium recovery
CN105236354A (zh) * 2015-09-02 2016-01-13 中国工程物理研究院材料研究所 一种从氚化水中回收氚的装置及其实现方法
CN105810277A (zh) * 2016-05-11 2016-07-27 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 一种氚工艺尾气处理系统
CN106944419A (zh) * 2017-05-12 2017-07-14 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 一种去除表面氚污染的等离子体去污系统
CN109036610A (zh) * 2018-08-02 2018-12-18 中国科学院上海应用物理研究所 一种用于熔盐堆尾气中多形态氚的去除装置和去除方法
CN110562912A (zh) * 2019-10-18 2019-12-13 中国工程物理研究院材料研究所 一种提高ZrCo基氢同位素贮存材料吸放氢循环性能的方法
CN110797127A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 中国工程物理研究院材料研究所 一种磁约束聚变堆氘氚内燃料循环演示实验系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5041147A (en) * 1989-07-14 1991-08-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Hydrogen isotope separation utilizing bulk getters
US5154878A (en) * 1990-04-30 1992-10-13 Anthony Busigin Process and apparatus for tritium recovery
CN105236354A (zh) * 2015-09-02 2016-01-13 中国工程物理研究院材料研究所 一种从氚化水中回收氚的装置及其实现方法
CN105810277A (zh) * 2016-05-11 2016-07-27 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 一种氚工艺尾气处理系统
CN106944419A (zh) * 2017-05-12 2017-07-14 中国工程物理研究院核物理与化学研究所 一种去除表面氚污染的等离子体去污系统
CN109036610A (zh) * 2018-08-02 2018-12-18 中国科学院上海应用物理研究所 一种用于熔盐堆尾气中多形态氚的去除装置和去除方法
CN110562912A (zh) * 2019-10-18 2019-12-13 中国工程物理研究院材料研究所 一种提高ZrCo基氢同位素贮存材料吸放氢循环性能的方法
CN110797127A (zh) * 2019-10-25 2020-02-14 中国工程物理研究院材料研究所 一种磁约束聚变堆氘氚内燃料循环演示实验系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冉光明 等: "CFETR氚循环建模与分析", 《第二届中国氚科学与技术学术交流会论文集》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111939717A (zh) * 2020-07-21 2020-11-17 中国工程物理研究院材料研究所 一种惰性气氛手套箱氢同位素气体去除系统
CN112331366A (zh) * 2020-11-21 2021-02-05 中国工程物理研究院材料研究所 一种氘氚燃料贮存与供给演示系统及应用
CN112331366B (zh) * 2020-11-21 2022-12-13 中国工程物理研究院材料研究所 一种氘氚燃料贮存与供给演示系统及应用
CN114034604A (zh) * 2021-11-25 2022-02-11 中国工程物理研究院材料研究所 一种涉氢材料综合反应系统及其测试方法
CN114034604B (zh) * 2021-11-25 2023-06-16 中国工程物理研究院材料研究所 一种涉氢材料综合反应系统及其测试方法
CN115359941A (zh) * 2022-08-23 2022-11-18 中国原子能科学研究院 气体环境控制方法和系统
CN115382389A (zh) * 2022-08-23 2022-11-25 中国原子能科学研究院 尾气处理方法和系统
CN115359941B (zh) * 2022-08-23 2023-08-18 中国原子能科学研究院 气体环境控制方法和系统

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