[发明专利]一种重水反应堆的含氚重水生产氦-3的系统和方法

权利要求书

1.一种重水反应堆的含氚重水生产氦-3的系统，其特征在于，包括重水精馏系统、气体回收系统和气体净化系统；所述重水精馏系统与气体回收系统连接，所述气体回收系统与气体净化系统连接。

2.根据权利要求1所述的重水反应堆的含氚重水生产氦-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A(5)、脱氚后重水储罐(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)；所述一级重水精馏塔(2)底部分别与二级重水精馏塔(3)顶部和脱氚后重水储罐(6)连接，所述二级重水精馏塔(3)底部与三级重水精馏塔(4)顶部连接，所述进料箱(1)与二级重水精馏塔(3)连接；所述一级重水精馏塔(2)顶部设有热交换器A(8)和真空泵A(5)，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)。

3.根据权利要求2所述的重水反应堆的含氚重水生产氦-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)和原料气体储罐(15)，所述三级重水精馏塔(4)底部出料口依次与传输泵(18)和浓缩高氚重水储罐(17)连接，所述浓缩高氚重水储罐(17)的气体空间与原料气体储罐(15)连接。

4.根据权利要求3所述的重水反应堆的含氚重水生产氦-3的系统，其特征在于，所述气体净化系统包括活性碳柱(13)、热扩散装置(12)、顶部循环装置(14)和产品气体储罐(16)；所述原料气体储罐(15)出口与活性炭柱(13)入口连接，所述活性炭柱(13)出口与热扩散装置(12)入口连接，所述热扩散装置(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。

5.根据权利要求4所述的重水反应堆的含氚重水生产氦-3的系统，其特征在于，所述热扩散装置(12)包括一级热扩散柱(21)、二级热扩散柱(22)、三级热扩散柱(23)、四级热扩散柱(24)、转气泵(25)、产品罐(26)、废气收集箱(28)和真空泵B(29)；所述一级热扩散柱(21)底部与活性炭柱(13)出口连接，所述一级热扩散柱(21)顶部与二级热扩散柱(22)底部连接，所述二级热扩散柱(22)顶部与三级热扩散柱(23)底部连接，所述三级热扩散柱(23)顶部与四级热扩散柱(24)底部连接，所述四级热扩散柱(24)顶部与顶部循环装置(14)入口连接，所述四级热扩散柱(24)与转气泵(25)连接，所述顶部循环装置(14)出口分别与废气收集箱(28)和转气泵(25)连接，所述转气泵(25)与产品罐(26)连接，所述产品罐(26)依次与真空泵B(29)和产品气体储罐(16)连接。

6.一种重水反应堆的含氚重水生产氦-3的方法，其特征在于，使用权利要求1-4任意一项所述的重水反应堆的含氚重水生产氦-3的系统，包括如下步骤：

步骤1、将重水反应堆的含氚重水送往重水精馏系统，含氚重水在重水精馏系统中经过气液传质交换，得到浓缩高氚重水送往气体回收系统；

步骤2、浓缩高氚重水在气体回收系统中发生β衰变，产生的氦-3原料气送往气体净化系统；

步骤3：氦-3原料气在气体净化系统中去除杂质气体并经过气体分离和净化，得到高纯高丰度的氦-3。