本發(fā)明涉及氫同位素的提取與回收領域，尤其是氫同位素的回收，具體為一種從氫同位素鋰化物中回收氫同位素的方法。本發(fā)明能夠用于氫同位素鋰化物中氫同位素的回收，特別能夠用于⁶li產氚（鋰元素可主要分為⁶li和⁷li，一般用⁶li產氚）后從氚化鋰中實現氚的提取、回收以及殘留氚的去除（即提供一種能在低溫條件下，從氚化鋰中提取、回收氚的方法），具有工藝簡單、效果明顯、溫度低的優(yōu)點。其中的氫同位素為氕（h）、氘（d）、氚（t）的一種或多種。

背景技術：

隨著自然資源的日益短缺，能源消耗的增加，以及環(huán)境污染的加重，清潔可靠、可再生的能源已成為全世界關注的焦點?；陔?、氚聚變所產生的聚變能具有釋放能量巨大、燃料資源豐富和低放射性等優(yōu)點，已被認為是人類未來獲取能源的主要方式。國際熱核實驗反應堆（iter）作為世界上最著名的聚變反應裝置，目前正由歐盟、美國、俄羅斯、中國、日本、韓國和印度七方進行聯合建造，其正是通過燃燒氘氚等離子體而釋放出巨大能量。

氚作為聚變能的燃料，盡管其在自然界中幾乎不存在，但可以通過聚變反應的中子和鋰反應，來實現氚的生產。然而，如何簡單、安全地實現氚的提取和回收，則是聚變能可持續(xù)發(fā)展需要重點關注的問題。

當中子和鋰的金屬、合金或化合物發(fā)生反應，生成氚后，氚很容易以氚化鋰的形式存在，而如何從氚化鋰中提取和回收氚則變得尤為重要。

如果采用直接加熱分解的方法，則至少需要加熱至700℃以上，氚才能顯著地從氚化鋰中釋放出來。若在鋰-鋁合金中進行氚化鋰的熱分解提氚時，一般需將溫度控制在530℃~630℃之間。而在鹵化物鋰鹽中進行電解回收氚化鋰中的氚時，也需要將溫度控制在熔鹽溫度500℃。與此同時，對于已經完成提氚的含氚廢物，通常需要經過深度除氚，才能進行后一步的處理。目前，常用的氫同位素氣固交換法除氚至少需要在580℃以上才能完成。相關參考文獻如下：蔣國強，羅德禮，陸光達，孫靈霞.氚和氚的工程技術[m].第一版，北京：國防工業(yè)出版社，2007；李冠興，武勝.核燃料[m].第一版，北京：化學工業(yè)出版社，2007。

由于在450℃以上時，氚在不銹鋼等材料中的擴散滲透已非常嚴重，因此，過高的溫度會增加氚的滲透損失，且不利于氚的安全防護和環(huán)境保護。如果氚化鋰中氚的回收、提取、去除能在低溫下操作，不僅能提高安全系數，減少氚的滲透污染，還能延長放置產氚靶件坩堝的使用壽命。為此，本發(fā)明提供一種從氫同位素鋰化物中回收氫同位素的方法。

技術實現要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對從氚化鋰中提取和回收氚，加熱分解的溫度需在700℃以上，而在鋰-鋁合金中進行氚化鋰的熱分解提氚則需要將溫度控制在530℃~630℃之間，且采用氣固交換法除氚則需要在580℃以上的問題，提供一種從氫同位素鋰化物中回收氫同位素的方法。本發(fā)明能有效解決現有方法操作溫度過高的問題，且操作簡單、效果明顯、操作溫度低、時間短，其對于在氫同位素的回收、提取、除去等過程中，降低氫同位素的滲透損失，提高安全系數，及對于環(huán)境的保護，促進氫同位素燃料技術的發(fā)展和應用，具有重要的現實意義和進步意義。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種從氫同位素鋰化物中回收氫同位素的方法，包括如下步驟：

（1）在保護氣氛下，將氫同位素鋰化物、二硼化鎂混合，得到第一混合物；

（2）將第一混合物進行吸氫反應，得到吸氫產物；

（3）將步驟2所得的吸氫產物進行放氫處理，并將氫同位素通過放氫反應實現回收；

（4）重復步驟2、3，直到放氫處理時釋放的氣氛中不再含有需要回收的氫同位素為止。

所述氫同位素鋰化物中，氫同位素為氕（h）、氘（d）、氚（t）的一種或多種。

所述步驟1中，氫同位素鋰化物與二硼化鎂的摩爾比為2：1~10。

所述步驟1中，混合方式為研磨或球磨。

所述步驟1中，保護氣氛為惰性氣體或氫氣。

所述惰性氣體為氦氣或氬氣。

所述步驟2中，吸氫反應的溫度為200~450℃，吸氫反應的氫氣壓力為1~10mpa。

所述步驟3中，放氫反應的溫度為250~500℃，放氫反應的氫氣壓力為0~0.4mpa。

針對前述問題，本發(fā)明提供一種從氫同位素鋰化物中回收氫同位素的方法。本發(fā)明能有效解決從氫同位素鋰化物中回收、提取、去除氫同位素時操作溫度較高的問題，其具有方法簡單、效果顯著、操作溫度低的優(yōu)點。采用本發(fā)明，有利于在氫同位素的回收、提取、除去等過程中，降低氫同位素的滲透損失，提高安全系數和對環(huán)境的保護，其對于促進氫同位素燃料技術的發(fā)展和應用，具有重要的意義。

該方法包括如下步驟。

（1）制備第一混合物

首先，在保護氣氛中，將氫同位素鋰化物、二硼化鎂按配比混合，得到第一混合物。其中，氫同位素包括氕（h）、氘（d）、氚（t）的一種或多種，可以采用研磨或球磨的方式進行混合，保護氣氛所采用的保護氣體為惰性氣體或氫氣。作為優(yōu)選，氫同位素鋰化物與二硼化鎂的摩爾比為2：1~10。

（2）吸氫反應

將得到的第一混合物進行吸氫反應，得到吸氫產物。

（3）放氫處理

將得到的吸氫產物進行放氫反應，氫同位素即可通過放氫反應實現回收。

重復步驟（2）、步驟（3），直至放氫處理時釋放的氣氛中不再含有需要回收的氫同位素。本申請中，吸氫反應的溫度為200-450℃，吸氫反應的氫氣壓力為1-10mpa；放氫反應的溫度為250-500℃，放氫反應的氫氣壓力為0-0.4mpa。

經過實際驗證，采用本發(fā)明，能夠有效從氫同位素鋰化物中回收、提取、去除氫同位素，且有效解決現有方法操作溫度高的問題。與現有技術相比，本發(fā)明具有工藝簡單、效果明顯、操作溫度低、時間短的特點，有利于在氫同位素的回收、提取、除去等過程中降低氫同位素的滲透損失、提高安全系數和環(huán)境保護，對于促進氫同位素燃料技術的發(fā)展和應用，具有重要的進步意義。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是實施例1、1、2、4中分別在混合后、放氫后、放氫后、放氫后的xrd圖譜；

圖2是實施例1中吸氫反應時吸氫量隨時間變化的曲線圖；

圖3是實施例2中吸氫反應時吸氫量隨時間變化的曲線圖；

圖4是實施例2中吸氫反應結束后，反應產物的xrd圖譜；

圖5是實施例2中放氫反應時放氫量隨時間變化的曲線圖；

圖6是是實施例3中放氫反應時放氫量隨溫度變化的曲線圖。

具體實施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

實施例1

在充有氬氣的手套箱中，按1:1的摩爾比稱取氘化鋰和二硼化鎂兩種原料粉末，倒入體積為100ml的不銹鋼材質的球磨罐中，并在氬氣氛下，用行星式球磨機球磨2h，進行機械混合處理，得到第一混合物，其xrd圖譜如圖1（a）所示。

將球磨得到的第一混合物裝入反應釜后，對其抽真空，再將反應釜置入加熱爐中，并加熱反應釜至400℃；然后，快速向反應釜內充入純度為99.99%的氫氣至6mpa，進行吸氫反應15min，其吸氫反應曲線如圖2所示。從圖2中可見，在反應進行10min左右，吸氫就基本完成。之后，將反應釜的溫度保持在400℃，氫壓降低到3bar，使吸氫產物發(fā)生放氫反應，氘即可從放氫反應過程中釋放出來。經過放氫30min后，將反應釜從加熱爐中取出，冷卻到室溫；再在充有氬氣的手套箱中，把放氫后的反應產物從反應釜中取出，放氫后的反應產物的xrd圖譜如圖1（b）所示。

實施例2

在充有氬氣的手套箱中，按2:1的摩爾比稱取氘化鋰和二硼化鎂兩種原料粉末，倒入體積為100ml的不銹鋼材質的球磨罐中，并在氬氣氛下，用行星式球磨機球磨1h，進行機械混合處理，得到第一混合物。

將球磨后的第一混合物裝入反應釜后，對其抽真空，再將反應釜置入加熱爐中，并加熱反應釜至350℃；然后，快速向反應釜內充入純度為99.99%的氫氣至5mpa，進行吸氫反應120min，其吸氫反應曲線如圖3所示。從圖3中可見，在反應進行90min左右，吸氫就基本完成。吸氫后的xrd如圖4所示，能夠發(fā)現，吸氫后都轉化為libq4和mgq2。之后，將反應釜的溫度保持在400℃，氫壓降低到4bar，使吸氫產物發(fā)生放氫反應，氘即可從放氫反應過程中釋放出來，其放氫曲線如圖5所示。經過放氫40min后，將反應釜從加熱爐中取出，冷卻到室溫，并在充有氬氣的手套箱中，把放氫后的反應產物從反應釜中取出，反應產物的xrd圖譜如圖1（c）所示。

實施例3

在充有氬氣的手套箱中，按2:1的摩爾比稱取氘化鋰和二硼化鎂兩種原料粉末，并在氬氣氛下，用研缽研磨10min，進行混合處理，得到第一混合物。

將球磨后的第一混合物裝入反應釜后，對其抽真空，再將反應釜置入加熱爐中，加熱反應釜至250℃；然后，快速向反應釜內充入純度為99.99%的氫氣至7mpa，進行吸氫反應。吸氫完成之后，將反應釜的溫度冷卻到室溫，氫壓降低到0bar，然后以5℃/min的升溫速率加熱反應釜，使吸氫產物發(fā)生放氫反應，氘即可從放氫反應過程中釋放出來，其放氫曲線如圖6所示，可以發(fā)現放氫的主要溫度區(qū)間在200-500℃。經過放氫到500℃后，將反應釜降溫到400℃，重復上述吸、放氫過程，可進一步釋放出氘。

實施例4

在充有氬氣的手套箱中，按2:1的摩爾比稱取氘化鋰和二硼化鎂兩種原料粉末，并在氬氣氛下，用研缽研磨5min，進行混合處理，得到第一混合物。

將球磨后的第一混合物裝入反應釜后，對其抽真空，再將反應釜置入加熱爐中，加熱反應釜至400℃；然后，快速向反應釜內充入純度為99.99%的氫氣至6.5mpa，進行吸氫反應。吸氫完成之后，將反應釜的溫度冷卻到室溫，氫壓降低到0bar，然后以5℃/min的升溫速率加熱反應釜，使吸氫產物發(fā)生放氫反應，氘即可從放氫反應過程中釋放出來。經過放氫到600℃后，將反應釜從加熱爐中取出，冷卻到室溫，在充有氬氣的手套箱中，把放氫后的反應產物從反應釜中取出，產物的xrd結果如圖1（d）。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。