【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及同位素分離領(lǐng)域，尤其涉及一種氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、氦-3是氦的稀有同位素，是mk級(jí)稀釋制冷機(jī)、清潔核聚變等裝置的不可替代的工質(zhì)，是保障我國量子計(jì)算機(jī)發(fā)展以及長(zhǎng)期安全聚變能源獲取不可或缺的戰(zhàn)略物資。目前我國的氦-3完全依賴進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)氦-3的國產(chǎn)工業(yè)化關(guān)乎國家戰(zhàn)略安全，因此研究國產(chǎn)工業(yè)化的氦-3富集方法及裝備至關(guān)重要。目前氦-3的已知來源主要有三種，氚核β衰變、富氦天然氣和月壤。我國已發(fā)現(xiàn)某些地區(qū)富海天然氣田中氦-3含量較高，具備工業(yè)提取價(jià)值。現(xiàn)有技術(shù)提取成本高，如何降低氦-3的提取成本成為急需解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)提供一種氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)存在提取成本高的問題。
2、本專利技術(shù)提供一種氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括：
3、氦-4液化裝置，所述氦-4液化裝置用于將氦氣液化形成液氦；
4、氦-3富集裝置，所述氦-3富集裝置與所述氦-4液化裝置連通，所述氦-3富集裝置用于提高液氦中氦-3的濃度；
5、氦-3純化裝置，所述氦-3純化裝置與所述氦-3富集裝置以及所述氦-4液化裝置連通，所述氦-3純化裝置用于對(duì)氦-3進(jìn)行提純。
6、根據(jù)本專利技術(shù)提供的一種氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，所述氦-4液化裝置包括：
7、第一換熱器組件，所述第一換熱器組件與液氮儲(chǔ)罐、氦氣儲(chǔ)罐連通；
8、一級(jí)純化器組件，所述一級(jí)純化器組件與所述第一換熱器組件連通；
<...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述氦-4液化裝置（1）包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換熱器組件包括一級(jí)換熱器（41）和二級(jí)換熱器（42），所述第二換熱器組件包括三級(jí)換熱器（43）、四級(jí)換熱器（44）和五級(jí)換熱器（45），所述第三換熱器組件包括六級(jí)換熱器（46），所述一級(jí)換熱器（41）的液氮換熱通道通過第一管路（4）與所述液氮儲(chǔ)罐連通；所述一級(jí)換熱器（41）、所述二級(jí)換熱器（42）、所述三級(jí)換熱器（43）、所述四級(jí)換熱器（44）、所述五級(jí)換熱器（45）以及所述六級(jí)換熱器（46）的第一換熱通道依次串接于第二管路（5），所述第二管路（5）的一端與所述氦氣儲(chǔ)罐以及所述壓縮機(jī)組件（31）連通，所述第二管路（5）的另一端與所述液氦杜瓦（20）連通；所述一級(jí)換熱器（41）、所述二級(jí)換熱器（42）、所述三級(jí)換熱器（43）、所述四級(jí)換熱器（44）、所述五級(jí)換熱器（45）以及所述六級(jí)換熱器（46）的第二換熱通道依次串接于第三管路（6），所述第三管路（
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述一級(jí)純化器組件包括兩個(gè)一級(jí)純化器（14）和兩個(gè)第一控制閥（13），兩個(gè)所述一級(jí)純化器（14）并聯(lián)連接于所述二級(jí)換熱器（42）與所述三級(jí)換熱器（43）之間的所述第二管路（5），兩個(gè)所述第一控制閥（13）一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置于兩個(gè)所述一級(jí)純化器（14）的入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二換熱器組件還包括一級(jí)透平膨脹機(jī)（32）、二級(jí)透平膨脹機(jī)（33）和透平控制閥（15），所述一級(jí)透平膨脹機(jī)（32）的入口通過所述透平控制閥（15）與所述一級(jí)純化器（14）的出口連通，所述一級(jí)透平膨脹機(jī)（32）的出口與所述四級(jí)換熱器（44）的氦氣換熱通道入口連通，所述二級(jí)透平膨脹機(jī)（33）的入口與所述四級(jí)換熱器（44）的氦氣換熱通道出口連通，所述二級(jí)透平膨脹機(jī)（33）的出口與所述五級(jí)換熱器（45）與所述六級(jí)換熱器（46）之間的所述第三管路（6）連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述二級(jí)純化器組件包括兩個(gè)二級(jí)純化器（17）和兩個(gè)第二控制閥（16），兩個(gè)所述二級(jí)純化器（17）并聯(lián)連接于所述五級(jí)換熱器（45）與所述六級(jí)換熱器（46）之間的所述第二管路（5），兩個(gè)所述第二控制閥（16）一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置于兩個(gè)所述二級(jí)純化器（17）的入口。
7.根據(jù)權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二管路（5）的一端設(shè)置有第一氦氣控制閥（12），所述第二管路（5）的另一端設(shè)置有節(jié)流閥（18）。
8.根據(jù)權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述一級(jí)換熱器（41）與所述液氮儲(chǔ)罐之間的所述第一管路（4）設(shè)置有液氮控制閥（11）。
9.根據(jù)權(quán)利要求3-6任一項(xiàng)所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述氦-3富集裝置（2）包括氦-3富集器（26）、第三控制閥（19）、第一出液管（52）和第一出氣管（53），所述氦-3富集器（26）的入口通過所述第三控制閥（19）與所述第二管路（5）的另一端連通，所述第一出液管（52）的一端與所述氦-3富集器（26）的出液口連通，所述第一出液管（52）設(shè)置有第一出液控制閥，所述第一出液管（52）的另一端通過連接管（56）與所述液氦杜瓦（20）連通；所述第一出氣管（53）的一端與所述氦-3富集器（26）的出氣口連通，所述第一出氣管（53）設(shè)置有第一出氣控制閥，所述第一出氣管（53）的另一端通過低壓管道（57）與所述壓縮機(jī)組件（31）連通。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述氦-3純化裝置（3）包括氦-3純化器（27）、第四控制閥（25）、第二出液管（54）和第二出氣管（55），所述氦-3純化器（27）的入口與所述氦-3富集器（26）的出口連通，所述氦-3純化器（27）的出口通過所述第四控制閥（25）與所述氦-3存儲(chǔ)器連通，所述氦-3純化器（27）的出液口通過所述第二出液管（54）與所述連接管（56）連通，所述第二出液管（54）設(shè)置有第二出液控制閥；所述氦-3純化器（27）的出氣口通過所述第二出氣管（55）與所述低壓管道（57）連通，所述第二出氣管（55）設(shè)置有第二出氣控制閥。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述氦-4液化裝置（1）包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換熱器組件包括一級(jí)換熱器（41）和二級(jí)換熱器（42），所述第二換熱器組件包括三級(jí)換熱器（43）、四級(jí)換熱器（44）和五級(jí)換熱器（45），所述第三換熱器組件包括六級(jí)換熱器（46），所述一級(jí)換熱器（41）的液氮換熱通道通過第一管路（4）與所述液氮儲(chǔ)罐連通；所述一級(jí)換熱器（41）、所述二級(jí)換熱器（42）、所述三級(jí)換熱器（43）、所述四級(jí)換熱器（44）、所述五級(jí)換熱器（45）以及所述六級(jí)換熱器（46）的第一換熱通道依次串接于第二管路（5），所述第二管路（5）的一端與所述氦氣儲(chǔ)罐以及所述壓縮機(jī)組件（31）連通，所述第二管路（5）的另一端與所述液氦杜瓦（20）連通；所述一級(jí)換熱器（41）、所述二級(jí)換熱器（42）、所述三級(jí)換熱器（43）、所述四級(jí)換熱器（44）、所述五級(jí)換熱器（45）以及所述六級(jí)換熱器（46）的第二換熱通道依次串接于第三管路（6），所述第三管路（6）的一端與所述壓縮機(jī)組件（31）連通，所述第三管路（6）的另一端與所述液氦杜瓦（20）連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述一級(jí)純化器組件包括兩個(gè)一級(jí)純化器（14）和兩個(gè)第一控制閥（13），兩個(gè)所述一級(jí)純化器（14）并聯(lián)連接于所述二級(jí)換熱器（42）與所述三級(jí)換熱器（43）之間的所述第二管路（5），兩個(gè)所述第一控制閥（13）一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置于兩個(gè)所述一級(jí)純化器（14）的入口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氦-3與氦-4聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征在于，所述第二換熱器組件還包括一級(jí)透平膨脹機(jī)（32）、二級(jí)透平膨脹機(jī)（33）和透平控制閥（15），所述一級(jí)透平膨脹機(jī)（32）的入口通過所述透平控制閥（15）與所述一級(jí)純化器（14）的出口連通，所述一級(jí)透平膨脹機(jī)（32）的出口與所述四級(jí)換熱器（44）的氦氣換熱通道入口連通，所述二級(jí)透平膨脹機(jī)（33）的入口與所述四級(jí)換熱器（44）的氦氣換熱通道出口連通，所述二級(jí)透平膨脹機(jī)（33）的出口與所述五級(jí)換熱器（45）與所述六級(jí)換熱器（46）之間的所述第三管路（6）連通...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐洪波，趙佳思，彭楠，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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