本申请涉及同位素分离，尤其涉及一种同位素分离装置及同位素分离方法。
背景技术：
1、本部分旨在为本申请的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
2、相关技术中，同位素分离方法大致可分为化学分离法和物理分离法，这些方法是基于同位素之间的物化性质的区别实现分离。
3、物理分离法包括电磁法、激光法和分子蒸馏法等，电磁法和激光法具有极高的分离系数，可以得到高纯度同位素，但由于其分离设备造价昂贵、产量低、能耗高和分离量太小等特点，只能停留于科学研究阶段或者生成少量的标准物质，不适于进行大规模生产。化学法包括汞齐法、熔盐电解法、离子交换色谱法和萃取法等，汞齐法是目前唯一实现锂同位素工业化生产的方法。汞齐法在工业上分离同位素的优点众多，如单级分离系数大、同位素反应交换周期短、两相转化容易和工程放大相对简单。但汞齐法在分离过程中使用了大量汞，对生态环境与安全带来了极大的威胁。造成的汞污染处理需持续多年，且产能受到汞产量的限制。
4、因此，提供一种能够提高同位素分离系数并减少对环境的污染的分离装置、方法，对实现同位素的工业化量产至关重要。
技术实现思路
1、有鉴于此，本申请实施例期望提供一种同位素分离装置及同位素分离方法，同位素分离系数较高，经济性较好，且能够减少对环境的污染。
2、本申请实施例第一方面提供一种同位素分离装置，包括：
3、供气组件，用于提供反应气体和惰性气体；
4、电解组件，包括阴极、阳极和电解槽，所述电解槽形成有电解腔，所述电解腔用于容纳熔盐，所述阴极和所述阳极两者的部分位于所述电解腔内，所述阴极形成有进气通道，所述进气通道连通所述供气组件和所述电解腔；
5、供电组件，所述阳极和所述阴极与所述供电组件连接；
6、加热组件，用于加热所述电解腔内的熔盐。
7、一些实施例中，所述电解腔包括阴极室、阳极室、过流通道和过气通道，所述阴极伸入所述阴极室，所述阳极伸入所述阳极室，所述过流通道连通所述阴极室和所述阳极室，所述过气通道连通所述阴极室和所述阳极室，所述过气通道高于所述过流通道且高于熔盐的顶表面，所述过流通道、所述阴极室和所述阳极室均用于容纳熔盐。
8、一些实施例中，所述阴极形成有进气孔，所述进气孔连通所述进气通道和所述阴极室，所述阳极形成有排气通道和排气孔，所述排气孔连通所述排气通道和所述过气通道。
9、一些实施例中，所述阴极室和所述阳极室沿第一方向间隔设置，所述过气通道沿第一方向延伸，以垂直于第一方向的平面为投影面，所述排气孔的投影位于所述过气通道的投影范围内，第一方向与上下方向垂直。
10、一些实施例中，所述阴极位于所述阴极室的出气口不低于所述阳极位于所述阳极室的排气口。
11、一些实施例中，将粉末状刚玉或粉末状氮化硼放置于所述过流通道；或，
12、将至少一个网状陶瓷片设置于所述过流通道，所述网状陶瓷片的周向面抵接所述过流通道的周侧壁。
13、一些实施例中，所述供气组件包括供气管路和两个储气瓶，所述供气管路连通所述进气通道，其中一个所述储气瓶用于储存所述反应气体，其中另一个所述储气瓶用于储存所述惰性气体，两个所述储气瓶并联设置于所述供气管路。
14、一些实施例中，所述供气组件包括两个设置于所述供气管路的流量计，其中一个所述流量计用于调节所述反应气体的流量，其中另一个所述流量计用于调节所述惰性气体的流量。
15、一些实施例中，所述供气管路的材料为聚四氟乙烯。
16、一些实施例中，所述同位素分离装置包括尾气处理组件，所述阳极形成有排气通道，所述排气通道连通所述尾气处理组件和所述电解腔。
17、一些实施例中，所述尾气处理组件包括排气管路、冷却设备、尾气洗涤塔、除雾器和风机，所述排气管路连通所述排气通道，所述冷却设备、所述尾气洗涤塔、所述除雾器和所述风机依次串联设置于所述排气管路。
18、一些实施例中，所述阴极与所述阳极的材料均为等静压石墨。
19、本申请实施例第二方面提供一种同位素分离方法，使用前述任一项所述的同位素分离装置进行分离，所述同位素分离方法包括：
20、向电解腔分批次加入熔盐，并通过加热组件加热所述电解腔内的熔盐至熔融，其中，待上一批次熔盐熔融后再加入下一次批次熔盐，直到熔融的熔盐高于所述阴极的最低点第一高度，停止加入熔盐；
21、熔融的熔盐达到预设温度，通过供气组件向所述电解腔内通入惰性气体，排出；
22、通过所述供气组件向所述电解腔内通入反应气体，通过供电组件对所述阴极和所述阳极供电；
23、获取所述电解腔内同位素的丰度，直到所述同位素的丰度达到预设目标，停止通入所述反应气体并停止供电。
24、一些实施例中，向电解腔分批次加入熔盐，并通过加热组件加热所述电解腔内的熔盐至熔融之前，所述同位素分离方法包括：
25、将粉末状刚玉或粉末状氮化硼放置于所述电解腔的过流通道；或，
26、将至少一个网状陶瓷片设置于所述过流通道，所述网状陶瓷片的周向面抵接所述过流通道的周侧壁。
27、一些实施例中，所述电解腔的体积与熔融的熔盐的体积之差为剩余体积，通入的所述惰性气体的体积为所述剩余体积的三倍以及三倍以上。
28、本申请实施例提供的同位素分离装置，一方面，通过在电解过程中通入反应气体，利用逆流电迁移原理，使得不同质量的同位素离子能够分别在阴极侧和阳极侧富集，同位素分离系数较高。另一方面，无需额外设置管路，使得反应气体和惰性气体能够进入电解腔内，减小了同位素分离装置的占用空间，还降低了成本。再一方面，相对于相关技术中的汞齐法，由于不采用汞等有毒元素，能够减少对环境造成污染。
1.一种同位素分离装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的同位素分离装置，其特征在于，所述电解腔包括阴极室、阳极室、过流通道和过气通道，所述阴极伸入所述阴极室，所述阳极伸入所述阳极室，所述过流通道连通所述阴极室和所述阳极室，所述过气通道连通所述阴极室和所述阳极室，所述过气通道高于所述过流通道且高于熔盐的顶表面，所述过流通道、所述阴极室和所述阳极室均用于容纳熔盐。
3.根据权利要求2所述的同位素分离装置，其特征在于，所述阴极形成有进气孔，所述进气孔连通所述进气通道和所述阴极室，所述阳极形成有排气通道和排气孔，所述排气孔连通所述排气通道和所述过气通道。
4.根据权利要求3所述的同位素分离装置，其特征在于，所述阴极室和所述阳极室沿第一方向间隔设置，所述过气通道沿第一方向延伸，以垂直于第一方向的平面为投影面，所述排气孔的投影位于所述过气通道的投影范围内，第一方向与上下方向垂直。
5.根据权利要求2所述的同位素分离装置，其特征在于，所述阴极位于所述阴极室的出气口不低于所述阳极位于所述阳极室的排气口。
6.根据权利要求2所述的同位素分离装置，其特征在于，将粉末状刚玉或粉末状氮化硼放置于所述过流通道；或，将至少一个网状陶瓷片设置于所述过流通道，所述网状陶瓷片的周向面抵接所述过流通道的周侧壁。
7.根据权利要求1所述的同位素分离装置，其特征在于，所述供气组件包括供气管路和两个储气瓶，所述供气管路连通所述进气通道，其中一个所述储气瓶用于储存所述反应气体，其中另一个所述储气瓶用于储存所述惰性气体，两个所述储气瓶并联设置于所述供气管路。
8.根据权利要求7所述的同位素分离装置，其特征在于，所述供气组件包括两个设置于所述供气管路的流量计，其中一个所述流量计用于调节所述反应气体的流量，其中另一个所述流量计用于调节所述惰性气体的流量。
9.根据权利要求7所述的同位素分离装置，其特征在于，所述供气管路的材料为聚四氟乙烯。
10.根据权利要求1所述的同位素分离装置，其特征在于，所述同位素分离装置包括尾气处理组件，所述阳极形成有排气通道，所述排气通道连通所述尾气处理组件和所述电解腔。
11.根据权利要求10所述的同位素分离装置，其特征在于，所述尾气处理组件包括排气管路、冷却设备、尾气洗涤塔、除雾器和风机，所述排气管路连通所述排气通道，所述冷却设备、所述尾气洗涤塔、所述除雾器和所述风机依次串联设置于所述排气管路。
12.根据权利要求1至11任一项所述的同位素分离装置，其特征在于，所述阴极与所述阳极的材料均为等静压石墨。
13.一种同位素分离方法，其特征在于，使用权利要求1至12任一项所述的同位素分离装置进行分离，所述同位素分离方法包括：
14.根据权利要求13所述的同位素分离方法，其特征在于，向电解腔分批次加入熔盐，并通过加热组件加热所述电解腔内的熔盐至熔融之前，所述同位素分离方法包括：
15.根据权利要求13所述的同位素分离方法，其特征在于，所述电解腔的体积与熔融的熔盐的体积之差为剩余体积，通入的所述惰性气体的体积为所述剩余体积的三倍以及三倍以上。