技术特征：
1.一种重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、将重水反应堆机组慢化剂系统中的慢化剂重水进行负压精馏，得到浓缩高氚重水；步骤2、将步骤1的浓缩高氚重水进行β衰变，产生氦-3原料气体；步骤3、将步骤2的氦-3原料气体经过活性炭吸附、氦氩分离和氢同位素气体吸附，得到氦-3。2.根据权利要1所述的重水反应堆中含氚重水生产氦-3的方法，其特征在于，步骤1中，所述重水反应堆机组慢化剂系统中的慢化剂重水包括d2o、dto和溶解在d2o和dto中的杂质气体，所述杂质气体至少包括氦-3和氦-4；将重水反应堆机组慢化剂系统中的慢化剂重水进行负压精馏，dto进入液相，d2o和杂质气体进入气相，得到浓缩高氚重水。3.根据权利要1所述的重水反应堆中含氚重水生产氦-3的方法，其特征在于，步骤2中，所述氦-3原料气体包括d2、o2、n2、d2o、dto、氦-3、氩-40、dt和t2。4.根据权利要1所述的重水反应堆中含氚重水生产氦-3的方法，其特征在于，步骤3中，所述氢同位素气体包括dt、t2和d2。5.根据权利要1-4任意一项所述的重水反应堆中含氚重水生产氦-3的方法，其特征在于，将重水反应堆机组慢化剂系统中的慢化剂重水在绝对压力7-10kpa压力下进行精馏。6.一种重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的系统，其特征在于，包括依次连接的重水精馏系统、气体回收系统和气体净化系统；所述重水精馏系统对重水反应堆机组慢化剂系统中的慢化剂重水进行负压精馏，得到浓缩高氚重水送往气体回收统；所述气体回收系统中的浓缩高氚重水发生β衰变，产生氦-3原料气体送往气体净化系统；所述气体净化系统对原料气进行活性炭吸附、氦氩分离和氢同位素气体吸附，得到氦-3。7.根据权利要6所述的重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的系统，其特征在于，重水精馏系统进行负压精馏的重水反应堆机组慢化剂系统中的慢化剂重水包括d2o、dto和溶解在d2o和dto中的杂质气体，所述杂质气体至少包括氦-3和氦-4；重水精馏系统对重水反应堆机组慢化剂系统中的慢化剂重水进行负压精馏，dto进入液相，d2o和杂质气体进入气相，得到浓缩高氚重水。8.根据权利要7所述的重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的系统，其特征在于，所述重水精馏系统包括重水脱氚塔，用于在真空设备辅助下对重水反应堆机组慢化剂系统中的慢化剂重水进行负压精馏，dto进入液相，d2o和杂质气体进入气相，从而在重水脱氚塔塔顶得到浓缩低氚重水和杂质气体，在重水脱氚塔塔底得到浓缩重氚重水。9.根据权利要8所述的重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的系统，其特征在于，所述重水精馏系统还包括重水升级塔，所述重水脱氚塔顶部产物出口与重水升级塔进料口连接；所述重水升级塔用于在真空设备辅助下对重水脱氚塔塔顶的浓缩低氚重水和杂质气体，以及泄漏进入重水精馏系统内的h2o进行负压精馏，d2o进入液相，h2o和杂质气体进入气相，从而在重水升级塔塔顶得到h2o和杂质气体，在重水升级塔塔底得到浓缩重水。10.根据权利要9所述的重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的系统，其特征在于，所述重
水脱氚塔和重水升级塔均由一个或一个以上的重水精馏塔级联而成。11.根据权利要10所述的重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的系统，其特征在于，所述重水精馏系统包括进料箱(1)、一级重水精馏塔(2)、二级重水精馏塔(3)、三级重水精馏塔(4)、真空泵(5)、浓缩重水储罐(6)、再沸器a(7)、热交换器a(8)、热交换器b(9)、再沸器b(10)、热交换器c(11)和再沸器c(19)；所述进料箱(1)与二级重水精馏塔(3)一进料口连接，所述二级重水精馏塔(3)底部产物出口与三级重水精馏塔(4)一进料口连接，所述三级重水精馏塔(4)顶部产物出口与二级重水精馏塔(3)一进料口连接，所述二级重水精馏塔(3)顶部产物出口与一级重水精馏塔(2)进料口连接，所述一级重水精馏塔(2)连接真空泵(5)，所述一级重水精馏塔(2)底部产物出口与浓缩重水储罐(6)连接；所述一级重水精馏塔(2)顶部设有热交换器a(8)，所述一级重水精馏塔(2)底部设有再沸器a(7)，所述二级重水精馏塔(3)顶部设有热交换器b(9)，所述二级重水精馏塔(3)底部设有再沸器b(10)，所述三级重水精馏塔(4)顶部设有热交换器c(11)，所述三级重水精馏塔(4)底部设有再沸器c(19)。12.根据权利要8、9、10或11所述的重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的系统，其特征在于，所述气体回收系统包括浓缩高氚重水储罐(17)、传输泵(18)和氦-3原料气体储罐(15)，所述重水脱氚塔底部产物出口依次与传输泵(18)和浓缩高氚重水储罐(17)连接，所述浓缩高氚重水储罐(17)的气体空间与氦-3原料气体储罐(15)连接。13.根据权利要12所述的重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的系统，其特征在于，所述气体净化系统包括活性碳柱(13)、氦氩分离装置(12)、顶部循环装置(14)和产品气体储罐(16)；所述氦-3原料气体储罐(15)出口与活性炭柱(13)入口连接，所述活性炭柱(13)出口与氦氩分离装置(12)入口连接，所述氦氩分离装置(12)出口与顶部循环装置(14)入口连接，所述顶部循环装置(14)出口与产品气体储罐(16)连接。14.根据权利要13所述的重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的系统，其特征在于，所述活性碳柱(13)包括壳体(27)、冷阱(28)、电炉(26)、活性炭和过滤网(25)，所述壳体(27)和电炉(26)均放在冷阱(28)内，所述冷阱(28)的冷源为氮气，所述壳体(27)内放置活性炭，所述壳体四周包裹电炉(26)，所述壳体(27)设有出口和入口，所述出口设有过滤网(25)。15.根据权利要13所述的重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的系统，其特征在于，所述氦氩分离装置包括液化器(21)、气液分离罐(21)、冷冻换热器(22)、低温冷冻器(23)和空浴式气化器(24)；所述活性炭柱(13)出口依次与液化器(21)、气液分离罐(21)、冻换热器(22)、空浴式气化器(24)和顶部循环装置(14)入口连接，所述冻换热器(22)与低温冷冻器(23)连接。16.根据权利要13所述的重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的系统，其特征在于，所述顶部循环装置(14)包括靶管。
技术总结
本发明具体涉及一种重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的方法，包括:步骤1、将重水反应堆机组慢化剂系统中的慢化剂重水进行负压精馏，得到浓缩高氚重水；步骤2、将步骤1的浓缩高氚重水进行β衰变，产生氦-3原料气体；步骤3、将步骤2的氦-3原料气体经过活性炭吸附、氦氩分离和氢同位素气体吸附，得到氦-3。本发明的重水反应堆慢化剂重水生产氦-3的方法，技术上避开了氦3/氦4同位素分离的技术难度和高成本，不存在可能被国外卡脖子的设备和技术，技术成熟度高、经济性好。经济性好。经济性好。
技术研发人员：邹正宇 熊小红 李世生 姚照红 李厚文 郑奕 高新国 沈沄 张鹏 李昌达 王忠辉 胡玉乔
受保护的技术使用者：秦山第三核电有限公司
技术研发日：2022.09.30
技术公布日：2023/1/19