氢同位素纯化装置的制作方法

1.本技术涉及氢同位素处理技术领域，具体涉及一种氢同位素纯化装置。


背景技术：

2.氢同位素的纯化工艺通常会选择借助钯膜来实现，相关技术中的氢同位素纯化装置通常结构较为复杂，难以较好地集成在氢同位素制备系统中，并且，其通常需要借助外部加热设备来对钯膜进行加热，导致钯膜的热均匀性较差，造成性能缺失。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，提出了本技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的氢同位素纯化装置。
4.本技术的实施例提供一种氢同位素纯化装置，包括：腔体；进气管路，进气管路与腔体连通，进气管路用于向腔体内引入气体；钯管束，钯管束设置在腔体内，钯管束的一端封闭，另一端与腔体的外部连通；第一出气管路，第一出气管路与腔体连通，出气管路用于将腔体内的气体引出；加热件，加热件与腔体连接，加热件用于对钯管束进行加热，以使被引入腔体的气体中的氢同位素能够渗透进钯管束的管腔。
5.本技术实施例提供的氢同位素纯化装置结构较为简单，并且集成了加热件，使得钯膜的热均匀性较好，纯化效率得到提升。
附图说明
6.图1为根据本技术一个实施例的氢同位素纯化装置的示意图；
7.图2为根据本技术另一个实施例的氢同位素纯化装置的示意图；
8.图3为根据本技术再一个实施例的氢同位素纯化装置的示意图。
具体实施方式
9.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
10.需要说明的是，除非另外定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“a和/或b”为例，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。
11.本技术的实施例提供一种氢同位素纯化装置，参照图1，包括：腔体10；进气管路
20，进气管路20与腔体10连通，进气管路20用于向腔体10内引入气体。钯管束30，钯管束30设置在腔体10内，钯管束30管腔的一端封闭，另一端与腔体10的外部连通。第一出气管路40，第一出气管路40与腔体10连通，第一出气管路40用于将腔体内10的气体引出。加热件50，加热件50与腔体10连接，加热件50用于对钯管束30进行加热，以使被引入腔体10的气体中的氢同位素能够渗透进钯管束30的管腔。
12.腔体10用于容纳钯管束30以及待纯化的气体，腔体10的具体形状可以根据钯管束30的形状来设置，对此不作限制。
13.进气管路20和第一出气管路40可以借助合适的连接结构来与腔体10气体连通，以实现相应的功能。作为示例地，腔体10上可以设置有法兰，法兰上可以设置有用于气体流动的通孔，进气管路20和第一出气管路40可以借助法兰上的通孔来与腔体10气体连通。优选地，可以将进气管路20和第一出气管路40与腔体10密封连接，以防止气体发生泄露导致放射性暴露。
14.钯管束30可以是由钯膜制成的管束状结构，氢原子在钯膜中溶解后可以形成氢化钯的固态溶液，而氢在该固态溶液中具有很高的流动性，从而容易在钯中扩散，除氢及其同位素之外，其他任何气体都不能透过钯膜，因此，能够借助钯膜来完成氢同位素的纯化。
15.具体地，钯管束30的一端封闭，另一端可以与腔体10的外部连通，换言之，钯管束30与腔体10之间是密封的。当含有氢同位素的气体被通入腔体10以后，气体中的氢同位素将会渗透到钯管束30的管腔内，剩余组分将会被钯管束30阻挡而停留在腔体10中，可以经由钯管束30与腔体10的外部连通的一端来将钯管束30管腔中的氢同位素回收，获得纯化的氢同位素气体，并可以通过第一出气管路40将腔体10中剩余的气体引出腔体10。
16.钯膜的工作温度一般为300-500℃，因此在氢同位素纯化时需要对钯管束30进行加热，本实施例在氢同位素纯化装置中集成地设置了加热件50，而没有借助外部的加热装置来完成钯管束30的加热，从而简化了氢同位素纯化装置的结构并且保证了钯管束30的热均匀性，有效提高了其纯化效率。具体地，加热件50可以与腔体10连接，加热件50可以是任何合适的加热装置，例如电阻加热丝等。
17.在一些实施例中，仍可参照图1，加热件50可以设置在腔体10的侧壁11，该侧壁11为延伸方向与钯管束30的延伸方向相同的壁。可以理解地，该侧壁11为腔体10的多个壁中最接近钯管束30的壁，将加热件50设置在该侧壁11上有助于提高加热件50对钯管束30的加热效果，进一步保证钯管束30的热均匀性。
18.在一些实施例中，加热件50可以包括电阻加热丝，电阻加热丝可以缠绕于侧壁11，可以理解地，这种缠绕的设置方式能够使得侧壁11的受热较为均匀，从而，与侧壁11的延伸方向相同的钯管束30也能够较为均匀地受热。
19.在一些实施例中，参照图2，侧壁11上可以贴覆地设置有均温体60，加热件50可以设置在均温体60中。均温体60可以由铜等导热材料制成，其能够进一步的保证侧壁11均匀地受热，进而保证钯管束30的热均匀性。
20.均温体60可以紧贴并完全覆盖侧壁11，以保证较好的均温效果。在一些实施例中，均温体60可以设置在侧壁11背离腔体10内部空间的一侧，从而，均温体60不会接触到腔体10内的放射性气体，保证了均温体60的性能和使用寿命。在一些实施例中，均温体60中可以设置有凹槽，加热件50可以设置在该凹槽中。
21.在一些其他的实施例中，本领域技术人员也可以选择其他合适的方式来设置加热件50，例如，可以将加热件50设置在腔体10内并使其直接对钯管束30进行加热，但是这将会对加热件50的耐辐射性能和使用寿命有较高的要求。
22.在一些实施例中，氢同位素纯化装置还包括测温件70，测温件70可以设置在腔体内，测温件70可以用于监测腔体10内的温度，以保证钯管束30工作在较为合适的温度环境下。测温件70可以是热电偶等测温装置，对此不作限制。在一些实施例中，测温件70也可以设置在均温体60中。
23.在一些实施例中，钯管束30可以包括沿同一方向延伸的多个钯管31，氢同位素纯化装置还包括集气腔32和第二出气管路33，集气腔32密封地设置在腔体10内，每个钯管31的一端与集气腔32连通，另一端封闭，第二出气管路33与集气腔32连通，第二出气管路33用于将集气腔32与腔体10的外部连通。
24.本实施例中，钯管束30由多个钯管31组成，这样的结构能够增加钯管束30与气体的有效接触面积，进而提高氢同位素纯化的效率。可以理解地，为了实现上文中所描述的功能，每个钯管31的管腔的一端均需要封闭，另一端均需要与腔体10的外部连通，而如果直接将每个钯管31与腔体10的外部连通，则需要在腔体10上设置多个通孔，这将会导致密封较为困难且成本较高，为此，本实施例中进一步的设置了集气腔32和第二出气管路33来间接地将每个钯管31的一端与腔体10的外部连通，从而有效地减少了腔体10上的开口数量，便于保证腔体10的密封性。
25.可以理解地，在实际使用的过程中，进气管路20、第一出气管路40和第二出气管路33需要连接到相应的放射性工艺系统中来完成相关的功能，在一些实施例中，进气管路20、第一出气管路40和第二出气管路33与腔体10的第一端密封连接，即，上述三个管路设置在腔体10的同一端上，从而，能够更加方便地将氢同位素纯化装置集成在放射性工艺系统中，避免占用较大的空间。
26.进一步地，在实际使用过程中，氢同位纯化装置中的一些电气部件的接线端需要引出腔体10并连接到相应的供电设备中，例如上文中所提及的加热件50和测温件70等，为此，在一些实施例中，参照图3，氢同位素纯化装置还包括电气接线件80，电气接线件80与腔体10的第二端密封连接，第二端与第一端相对。本实施例中，电气接线件80可以用于将上述电气部件的接线端引出腔体10，电气接线件80被设置在了远离上述管路的一端，使得实际使用过程中，电气接线会远离上文中所描述的放射性工艺系统，从而保证了电气接线的使用寿命。并且，在上述电气部件发生损坏时，也能够借助该电气接线件80来较为方便和安全地完成电气部件的更换。
27.在一些实施例中，氢同位素纯化装置还可以包括导流件90，导流件90设置在腔体10内，导流件90用于引导腔体10内的气体由钯管束30封闭的一端流向钯管束30与腔体10的外部连通的一端。可以理解地，上文所描述的一些实施例中将进气管路20和第一出气管路40均设置在了腔体10的同一端，此时，如果不借助导流件90，则通入腔体10内的气体的流动性可能会较差，导致气体无法充分与钯管束30进行接触，导致氢同位素纯化效率较低。导流件90可以设置成引导腔体10内的气体从钯管束30封闭的一端流向钯管束30与腔体10的外部连通的一端，以保证气体与钯管束30的充分接触。
28.在一些实施例中，可参照图2-图3，导流件90可以为设置在钯管束30的外侧的筒状
结构，并且，腔体10、钯管束30和导流件90可以同轴设置，从而，导流件90实际上将腔体10分隔为了内外两个腔，气体通入腔体10后将会以图2中的箭头所示出的方向流动，即，首先在外腔中向着腔体10的第二端流动，而后沿着导流件90在腔体10的第二端附近的开口进入内腔并向着腔体10的第一端流动。本实施例中，第一出气管路40可以被设置成与上述内腔连通，进气管路20可以被设置成与上述外腔连通，以实现上述气体流动方式。
29.本实施例中的导流件90不仅能够使得气体与钯管束30充分接触，还能够使得气体在接触钯管束30之前被加热件50充分地预热，进一步提高了氢同位素纯化的效率。
30.在一些实施例中，腔体10中还可以设置有过滤件100，过滤件100用于对进入腔体10中的气体进行过滤。可以理解地，通入腔体10中的气体可能会存在一些粉尘组分，这些粉尘组分可能会停留在钯管束30的表面而使得钯管束30与气体的有效接触面积减小，一些粉尘组分还可能对钯管束30具有毒性，因此，可以借助过滤件100来对进入腔体10中的气体进行过滤。本领域技术人员可以根据实际使用过程中可能遇到的粉尘组分的类型来选择合适的过滤件100，对此不作限制。优选地，该过滤件100需要在气体与钯管束30接触之前完成过滤，例如图2的实施例中将过滤件100设置在了导流件90靠近腔体10第二端的开口处。
31.在一些实施例中，可以理解地，内腔10中存在为放射性环境，内腔10中的气体泄露将可能会导致安全事故的发生，为此，参照图3，氢同位素纯化装置可以设置有保护壳110，腔体10可以设置在保护壳110中。保护壳110可以由放射性屏蔽材料制成，从而避免了腔体10内部放射性的泄露，保证了操作安全性。腔体10本身也可以采用放射性屏蔽材料制成，腔体10和保护壳110可以形成双重的防护，进一步提高操作的安全性。
32.在一些实施例中，腔体10和保护壳110之间可以形成保护腔120，保护腔120在氢同位素纯化装置的工作状态下可以处于真空状态，从而，能够防止内腔10中的热量向外散发。为了更好地维持保护腔120的真空状态，需要将腔体10和保护腔120之间进行密封处理。
33.在一些实施例中，可以在保护壳110上设置管路，可以经由该管路来对保护腔120进行真空处理。在一些实施例中，在氢同位素纯化装置工作结束后，可以向保护腔120中融入惰性气体，来对腔体10及其内部的部件进行降温处理。
34.在一些实施例中，保护腔120中还可以设置有热屏蔽件140，热屏蔽件140可以进一步地避免氢同位素纯化装置的内腔10的热量流失。
35.可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。