【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核聚变tes，尤其涉及一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统。
技术介绍
1、在核聚变反应堆中，采用氘-氚混合物作为燃料，在真空室发生反应释放大量能量。氘是氢的稳定同位素，天然氢的含量约为150ppm，海水中有足够数量的氘供核聚变工厂使用。另一方面，氚是氢的放射性同位素，其在自然界中不易获取，因此核聚变反应需采用人工制氚的方法来获取核聚变燃料，通过中子在产氚模块中轰击锂6产生氚，进而氚将被高流量氦掺杂0.1％h2的吹扫气提取和净化，以确保氚的极低分压，防止氚通过增殖毯壁渗透而损失。
2、现目前从产氚模块出口流出的吹扫气中回收氚一直是基于传统的吸附/解吸技术。大多数技术主要依赖于在不同温度下操作的不同捕集器(冷阱、吸附柱、低温分子筛、热金属还原床、扩散膜等)的组合，以专门从氢氦吹扫气体中回收q2o和q2(h2、ht、t2)形式的氚。在其中现有的技术中，关键模块包括氢氦分离模块常采用交替的低温分子筛，而对于氚水的收集捕获由交替使用的分子床组成，但均未改善低温系统装置在高温tes系统中的适配性问题。
3、在以上提及技术中，不同捕集器以及系统的工作温度不同，因此涉及低温与高温之间的转换，不仅过程复杂，还极大降低了能源效率，增加更多能耗，同时这种较大的温度变化会导致系统庞大灵活性较低，以及存在将所需的低温系统应用于高温动力堆包层存在适配性等问题，因此在核聚变tes中开发更加有效的技术方法是非常必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、本专利技术的第一方面，提供一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，包括环形连接的产氚模块、还原模块、氢氦分离模块、氢同位素分离模块、补氢模块的循环提取线路，其中：氢氦分离模块的氦分离端还与补氢模块的氦进气端连接，氢氦分离模块的氢同位素分离端与氢同位素分离模块的进气端连接，氢同位素分离模块的氚分离端与氚存储模块连接，氢同位素分离模块的氢分离端与补氢模块的第一氢进气端连接；所述循环提取线路上还设置有离心泵；
4、所述产氚模块包含液态金属锂增殖剂包层或氦冷固态增殖剂包层；
5、所述还原模块包括氧离子导体电解池，电解质材料包括氧化锆基、氧化铈基或镓酸镧基的氧离子导体；
6、所述氢氦分离模块包括若干质子导体氢泵，质子导体电解质选用锆酸钡基材料和铈酸钡基材料；
7、所述氢同位素分离模块采用气体离心法或者基于固态氧化物质子导体膜的电分离法进行氢同位素分离；当采用固态氧化物质子导体膜的电分离法时，采用的质子导体电解质选用锆酸钡基材料或铈酸钡基材料；
8、所述补氢模块包括若干质子导体氢泵，质子导体电解质选用锆酸钡基材料和铈酸钡基材料。
9、进一步地，所述循环提取线路上还连接有真空泵。
10、进一步地，所述氢氦分离模块的氦分离端与补氢模块的氦进气端之间还连接有氦气供气管路，所述补氢模块的第二氢进气端连接有氢气供气管路。
11、进一步地，所述循环提取线路上还设置有气体监测点，气体监测点的检测输出端与电控模块连接，电控模块的控制输出端分别与氢氦分离模块、补氢模块、氢气供气管路、氦气供气管路连接。
12、进一步地，所述气体监测点监测系统内部气压和杂质气体浓度。
13、进一步地，所述还原模块，镓酸镧基氧离子导体即laxsr1-xgaymg1-y(x＝0.1～0.9，y＝0.1～0.9)，含有无机助烧剂0％～2％，助烧剂选自氧化锶、氧化钇、氧化钪、氧化铈、氧化钆、氧化镍、氧化铁、氧化镁、氧化铝中的一种或多种；
14、氧化锆基氧离子导体在氧化锆中添加1％至10％的无机助剂，所述无机助剂为氧化钇、氧化钆、氧化钪、氧化钐、氧化锶、氧化铁、氧化镍、氧化钴、氧化镁的中一种或多种。
15、进一步地，所述氢氦分离模块，锆酸钡基材料即bazro3，含有无机助剂0％～30％，所述无机助剂选自氧化钇、氧化钪、氧化铈、氧化钆、氧化镍、氧化铁、氧化镁、氧化铝、氧化镱的一种或多种；
16、铈酸钡基材料即baceo3，含有无机助剂0％～30％，所述无机助剂选自氧化钇、氧化钪、氧化锆、氧化钆、氧化镍、氧化铁、氧化镁、氧化铝、氧化镱的一种或多种。
17、进一步地，所述氢同位素分离模块，锆酸钡基材料即bazro3，含有无机助剂0％～30％，所述无机助剂选自氧化钇、氧化钪、氧化锆、氧化钆、氧化镍、氧化铁、氧化镁、氧化铝、氧化镱的一种或多种；
18、铈酸钡基材料即baceo3，含有无机助剂0％～30％，所述无机助剂选自氧化钇、氧化钪、氧化铈、氧化钆、氧化镍、氧化铁、氧化镁、氧化铝、氧化镱的一种或多种。
19、进一步地，所述补氢模块，锆酸钡基材料即bazro3，含有无机助剂0％～30％，所述无机助剂选自氧化钇、氧化钪、氧化铈、氧化钆、氧化镍、氧化铁、氧化镁、氧化铝、氧化镱的一种或多种
20、铈酸钡基材料即baceo3，含有无机助剂0％～30％，所述无机助剂选自氧化钇、氧化钪、氧化锆、氧化钆、氧化镍、氧化铁、氧化镁、氧化铝、氧化镱的一种或多种。
21、进一步地，所述还原模块、氢氦分离模块、氢同位素模块、补氢模块以及所有管道均设有保温装置。
22、本专利技术的有益效果是：
23、在本专利技术的一示例性实施例中，产氚模块、还原模块、氢氦分离模块、补氢模块、氢同位素分离模块、以及连接管道在工作效率允许范围内可置于同一温度范围内，可视具体工况进行调整到同一温度，无需在模块、连接管道之间加置热交换器对气体进行加热，以保证气体在进入下一模块时能够正常工作，减少了不必要的设备投入以及能量损耗。
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1.一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：包括环形连接的产氚模块、还原模块、氢氦分离模块、氢同位素分离模块、补氢模块的循环提取线路，其中：氢氦分离模块的氦分离端还与补氢模块的氦进气端连接，氢氦分离模块的氢同位素分离端与氢同位素分离模块的进气端连接，氢同位素分离模块的氚分离端与氚存储模块连接，氢同位素分离模块的氢分离端与补氢模块的第一氢进气端连接；所述循环提取线路上还设置有离心泵；
2.根据权利要求1所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述循环提取线路上还连接有真空泵。
3.根据权利要求2所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述氢氦分离模块的氦分离端与补氢模块的氦进气端之间还连接有氦气供气管路，所述补氢模块的第二氢进气端连接有氢气供气管路。
4.根据权利要求3所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述循环提取线路上还设置有气体监测点，气体监测点的检测输出端与电控模块连接，电控模块的控制输出端分别与氢氦分离模块、补氢模块、氢气供气管路、氦气供气管路连接。
5.
6.根据权利要求1所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述还原模块，镓酸镧基氧离子导体即LaxSr1-xGayMg1-y(x＝0.1～0.9，y＝0.1～0.9)，含有无机助烧剂0％～2％，助烧剂选自氧化锶、氧化钇、氧化钪、氧化铈、氧化钆、氧化镍、氧化铁、氧化镁、氧化铝中的一种或多种；
7.根据权利要求1所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述氢氦分离模块，锆酸钡基材料即BaZrO3，含有无机助剂0％～30％，所述无机助剂选自氧化钇、氧化钪、氧化铈、氧化钆、氧化镍、氧化铁、氧化镁、氧化铝、氧化镱的一种或多种；
8.根据权利要求1所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述氢同位素分离模块，锆酸钡基材料即BaZrO3，含有无机助剂0％～30％，所述无机助剂选自氧化钇、氧化钪、氧化锆、氧化钆、氧化镍、氧化铁、氧化镁、氧化铝、氧化镱的一种或多种；
9.根据权利要求1所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述补氢模块，锆酸钡基材料即BaZrO3，含有无机助剂0％～30％，所述无机助剂选自氧化钇、氧化钪、氧化铈、氧化钆、氧化镍、氧化铁、氧化镁、氧化铝、氧化镱的一种或多种
10.根据权利要求1所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述还原模块、氢氦分离模块、氢同位素模块、补氢模块以及所有管道均设有保温装置。
...【技术特征摘要】
1.一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：包括环形连接的产氚模块、还原模块、氢氦分离模块、氢同位素分离模块、补氢模块的循环提取线路，其中：氢氦分离模块的氦分离端还与补氢模块的氦进气端连接，氢氦分离模块的氢同位素分离端与氢同位素分离模块的进气端连接，氢同位素分离模块的氚分离端与氚存储模块连接，氢同位素分离模块的氢分离端与补氢模块的第一氢进气端连接；所述循环提取线路上还设置有离心泵；
2.根据权利要求1所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述循环提取线路上还连接有真空泵。
3.根据权利要求2所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述氢氦分离模块的氦分离端与补氢模块的氦进气端之间还连接有氦气供气管路，所述补氢模块的第二氢进气端连接有氢气供气管路。
4.根据权利要求3所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述循环提取线路上还设置有气体监测点，气体监测点的检测输出端与电控模块连接，电控模块的控制输出端分别与氢氦分离模块、补氢模块、氢气供气管路、氦气供气管路连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特征在于：所述气体监测点监测系统内部气压和杂质气体浓度。
6.根据权利要求1所述的一种基于质子导体技术的氢同位素提取系统，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗天勇，杨慧婷，廖颖晴，
申请(专利权)人：瓴天科技湖州有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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