一種用于制備高純度³He的裝置及制備高純度³He的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于制備高純度3He的裝置及制備高純度3He的方法，本發(fā)明中裝置中，通過設(shè)置熱凈化器和冷凈化器，并在其中分別填充活性材料以及貯氫材料，從而可以將待純化的3He混合氣體中的氧氣、氮?dú)狻⑺约半俺ィ⒌玫礁呒兌鹊?He氣體，進(jìn)而解決現(xiàn)有技術(shù)中無法將3He中氚等雜質(zhì)氣體除去以得到高純度3He氣體的技術(shù)問題。本發(fā)明裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，操作簡易且提純效果好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種制備高純度3He的方法。所述方法中采用本發(fā)明所述裝置，因而具有操作簡便，提純效率高，所制得的3He氣體純度好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
一種用于制備高純度3He的裝置及制備高純度3He的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及高純度氣體制備領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及一種用于制備高純度3He的裝置及制備高純度3He的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]3He氣體是地球上非常稀缺的戰(zhàn)略資源，由于其獨(dú)特的原子核結(jié)構(gòu)和化學(xué)穩(wěn)定性，在多種科研分析中具備獨(dú)特的應(yīng)用功能。由于地球上的3He只有氚衰變這一唯一來源，因此，在使用3He之前，一個(gè)重要的工作是對3He進(jìn)行深度除氚，除此以外，不同的應(yīng)用環(huán)境還對3He中的其它雜質(zhì)氣氛有明確的限制，因此，制備高純的3He氣體是十分必要的。目前，制備高純氣體的方法通常分為物理法和化學(xué)法，物理法主要根據(jù)不同氣體的熔、沸點(diǎn)等具有比較大的差異，實(shí)現(xiàn)物理分離，例如從空氣中制備高純的稀有氣體和氮?dú)獾龋遣捎么祟惙椒?化學(xué)法則是利用不同氣體的化學(xué)性質(zhì)的差異，制備高純氣體，例如，高純氫氣的制備通常是米用電解法制得。
[0003]由于3He是氚的衰變子體，因此，3He的分離主要通過化學(xué)方法進(jìn)行的，現(xiàn)在比較成熟的工藝是利用氚和3He的化學(xué)反應(yīng)活性不同，通過鈀膜將氚進(jìn)行純化，而此方法獲得的3He氣體中往往殘留有較高的氚。因此，如何把3He中存在的微量氚進(jìn)行有效去除，并將工藝中的其它雜質(zhì)氣氛去除，從而獲得高純的3He氣體，是現(xiàn)階段亟需解決的重要技術(shù)問題。
[0004]有鑒于此，特提出本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種用于制備高純度3He的裝置，本發(fā)明中裝置中，通過設(shè)置熱凈化器和冷凈化器，并在其中分別填充活性材料以及貯氫材料，從而可以將待純化的3He混合氣體中的氧氣、氮?dú)?、水以及氚除去，并得到高純度?He氣體，進(jìn)而解決現(xiàn)有技術(shù)中無法將3He中氚等雜質(zhì)氣體除去以得到高純度3He氣體的技術(shù)問題。本發(fā)明裝置具有結(jié)構(gòu)簡單，操作簡易且提純效果好等優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種制備高純度3He的方法。所述方法中采用本發(fā)明所述裝置，因而具有操作簡便，提純效率高，所制得的3He氣體純度好等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，特采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種用于制備高純度3He的裝置，所述裝置包括:熱凈化器、冷凈化器、氣體收集器以及抽氣系統(tǒng)；
[0009]其中，所述熱凈化器和冷凈化器外部分別設(shè)置有熱凈化器加熱套和冷凈化器加熱套；
[0010]其中，所述熱凈化器為管狀結(jié)構(gòu)，并填充有可與氧氣、氮?dú)夂退磻?yīng)的活性材料；所述熱凈化器的一端與進(jìn)氣口相連接，所述熱凈化器的另一端與所述冷凈化器相連接；
[0011]其中，所述冷凈化器為管狀結(jié)構(gòu)，并填充有貯氫材料;所述冷凈化器的一端與所述熱凈化器相連接，所述冷凈化器的另一端通過分叉管路分別與所述抽氣系統(tǒng)和所述氣體收集器相連接。
[0012]本發(fā)明中，通過設(shè)置填充有活性材料的熱凈化器以及填充有貯氫材料的冷凈化器，從而可以將原料3He混合氣體中的氮?dú)?、氧氣、氚以及水蒸氣等進(jìn)行有效的反應(yīng)吸附，從而可以將3He中混有的雜質(zhì)氣體除去，進(jìn)而得到具有高純度的3He氣體。進(jìn)一步的，本發(fā)明中，所述原料3He混合氣體為，以氚為原料經(jīng)過衰變制備3He，并將衰變后含有的3He的混合氣體進(jìn)一步經(jīng)過鈀膜初步分離的預(yù)處理的3He混合氣體。
[0013]可選的，本發(fā)明中，所制得的高純度3He氣體的化學(xué)純度>99.999%,氚含量<1.0XlO-8CiXL^1O
[0014]可選的，本發(fā)明中，所述熱凈化器和冷凈化器通過氣管相連接。
[0015]可選的，本發(fā)明中，所述進(jìn)氣口與所述熱凈化器的上端相連接;所述熱凈化器的下端與所述冷凈化器的上端相連接;所述冷凈化器的下端通過分叉管路分別與所述抽氣系統(tǒng)和所述氣體收集器相連接。
[0016]可選的，本發(fā)明中，所述裝置中還進(jìn)一步包括閥門；進(jìn)一步的，所述閥門分別設(shè)置在所述進(jìn)氣口的管路、熱凈化器的出氣管、冷凈化器的進(jìn)氣管、冷凈化器的出氣管、氣體收集器的進(jìn)氣管以及抽氣系統(tǒng)的進(jìn)氣管上。
[0017]可選的，本發(fā)明中，所述抽氣系統(tǒng)為抽真空系統(tǒng);優(yōu)選的，本發(fā)明中，所述抽氣系統(tǒng)為真空栗組。
[0018]可選的，本發(fā)明中，所述熱凈化器與冷凈化器均為螺旋管狀結(jié)構(gòu)。
[0019]本發(fā)明中，通過設(shè)置螺旋管裝的熱凈化器以及冷凈化器，從而可以增加氣體在相應(yīng)凈化器中的行程，進(jìn)而進(jìn)一步提高凈化效果。
[0020]可選的，本發(fā)明中，所述活性材料為活性金屬粉末。
[0021]本發(fā)明中，通過對活性材料的選擇，并使用活性金屬粉末，從而可以利用金屬粉末比表面積大的優(yōu)點(diǎn)而增加活性材料與混合氣體的接觸面積，從而提高對氮?dú)?、氧氣等雜質(zhì)氣體的反應(yīng)和凈化效果。
[0022]可選的，本發(fā)明中，所述貯氫材料為貯氫金屬粉末;優(yōu)選的，本發(fā)明中，所述貯氫材料為金屬鈾粉末。
[0023]本發(fā)明中，通過對貯氫材料的選擇和調(diào)整，并選用比表面積較大的金屬粉末為貯氫材料，從而可以提高對混合氣體中氚等氫同位素雜質(zhì)氣體的吸附和凈化效果。
[0024]可選的，本發(fā)明中，所述熱凈化器和冷凈化器的管口均分別設(shè)置有濾片。
[0025]本發(fā)明中，通過在所述熱凈化器以及冷凈化器管口分別設(shè)置濾片，從而可以避免相應(yīng)凈化器中的金屬粉末進(jìn)入管路中，進(jìn)而影響凈化反應(yīng)以及所制得3He氣體的純度。
[0026]可選的，本發(fā)明中，所述濾片為不銹鋼濾片。
[0027]同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種制備高純度3He的方法，所述方法中使用本發(fā)明所述裝置;具體的，本發(fā)明所述方法包括如下步驟:開啟熱凈化器加熱套并對熱凈化器加熱，并由進(jìn)氣口通入經(jīng)過鈀膜初步分離的預(yù)處理的3He混合氣體，混合氣體經(jīng)熱凈化器處理后，進(jìn)入冷凈化器中進(jìn)一步處理，并將經(jīng)冷凈化器處理后的氣體在氣體收集器中進(jìn)行收集，收集得到的氣體即為高純度的3He氣體。
[0028]本發(fā)明中，通過使用本發(fā)明所述裝置并對3He混合氣體進(jìn)行提純和凈化，從而能夠?qū)⒒旌蠚怏w中的氮?dú)?、氧氣、水蒸氣以及氚等氫同位素氣體有效反應(yīng)/吸附除去，進(jìn)而得到高純度3He氣體。本發(fā)明方法具有操作簡便，提純效率高，所制得的3He氣體純度好等優(yōu)點(diǎn)。
[0029]可選的，本發(fā)明中，所制得的高純度3He氣體的化學(xué)純度>99.999%,氚含量<1.0X I O—8Ci.L^1O
[0030]可選的，本發(fā)明中，所述經(jīng)過鈀膜初步分離的預(yù)處理的3He混合氣體為:首先以氚為原料經(jīng)過衰變制備3He,并將衰變后含有3He的混合氣體進(jìn)一步經(jīng)過鈀膜初步分離預(yù)處理的3He混合氣體。
[0031]可選的，本發(fā)明中，所述混合氣體通過進(jìn)氣管經(jīng)由所述熱凈化器上端進(jìn)入，并由所述熱凈化器的下端經(jīng)連接管路進(jìn)入所述冷凈化器的上端，并由所述冷凈化器的下端經(jīng)分叉管路中的一支進(jìn)入所述氣體收集器中。
[0032]可選的，本發(fā)明中，所述方法還進(jìn)一步包括在停止通入混合氣體，并將已通入氣體凈化后，將氣體收集器上的閥門關(guān)閉，并將氣體收集器從所述裝置上取下，并將所制得的3He氣體進(jìn)行轉(zhuǎn)移并使用的步驟。
[0033]可選的，本發(fā)明中，所述加熱為加熱至所述熱凈化器的溫度達(dá)到200— 300°C。
[0034]本發(fā)明中，通過對熱凈化器所能達(dá)到溫度的選擇和優(yōu)化，從而可以進(jìn)一步提高熱凈化器中所填充材料的活性，進(jìn)而提高氣體提純的效率。
[0035]可選的，本發(fā)明中，所述方法還進(jìn)一步包括在通入混合氣體前，使用抽氣系統(tǒng)對裝置進(jìn)行抽真空處理的步驟。
[0036]本發(fā)明中，通過對裝置首先進(jìn)行抽空處理，從而可以將裝置中殘留的空氣，特別是冷凈化器與氣體收集器連接管路中殘留的空氣除去，進(jìn)而進(jìn)一步提高了本發(fā)明所制得的3He氣體的純度。
[0037]可選的，本發(fā)明中，還進(jìn)一步包括將進(jìn)氣口的管路閥門關(guān)閉，然后將裝置中其余閥門打開，再進(jìn)行抽真空處理的步驟;進(jìn)一步的，本發(fā)明中，還包括在抽真空處理后，將抽氣系統(tǒng)關(guān)閉，并將抽氣系統(tǒng)的進(jìn)氣管的閥門關(guān)閉，然后將系統(tǒng)中除進(jìn)氣口的管路閥門以外的閥門打開，最后再通入氣體，并將進(jìn)氣口的管路閥門打開的步驟。
[0038]可選的，本發(fā)明中，所述方法還進(jìn)一步包括在高純度的3He氣體收集完成后，開啟冷凈化器加熱套并對冷凈化器加熱的步驟。
[0039]本發(fā)明中，通過進(jìn)一步對冷凈化器進(jìn)行加熱，從而可以將冷凈化器上吸附的氚進(jìn)行解離，從而實(shí)現(xiàn)對氚的回收利用。
[0040]可選的，本發(fā)明中，還進(jìn)一步包括將氣體收集器中所收集的高純度3He氣體全部轉(zhuǎn)移后，再對冷凈化器進(jìn)行加熱，并在氣體收集器中進(jìn)一步收集氚的步驟。
[0041]可選的，本發(fā)明中，所述加熱為加熱至所述冷凈化器的溫度達(dá)到680— 1000°C。
[0042]本發(fā)明中，通過對冷凈化器所能達(dá)到溫度的選擇和調(diào)整，從而能夠在使得冷凈化器上所吸附的氚充分解離的同時(shí)，還能夠避免由于解離溫度過高所帶來的能源浪費(fèi)。
[0043]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0044](I)本發(fā)明中裝置中，通過設(shè)置熱凈化器和冷凈化器，并在其中分別填充活性材料以及貯氫材料，從而可以將待純化的3He混合氣體中的雜質(zhì)除去，并得到高純度的3He氣體。
[0045](2)本發(fā)明裝置中，通過熱凈化器和冷凈化器的形狀、填充材料以及附屬配件的添加、選擇以及調(diào)整，從而可以進(jìn)一步提高凈化效率，并提高所制得3He氣體的純度。
[0046](3)本發(fā)明中，通過使用本發(fā)明裝置進(jìn)行3He混合氣體純化，從而可以簡便、快捷的實(shí)現(xiàn)3He的高效純化，并能夠得到高純度的3He氣體。
[0047](4)本發(fā)明中，通過對純化步驟條件的選擇調(diào)整，從而可以在保證所制得的3He氣體純度的同時(shí)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對氚等氣體的有效回收利用。
【附圖說明】
[0048]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0049]圖1為本發(fā)明所提供的制備高純度3He裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中:
[0050]I 一進(jìn)氣口閥門，2 —熱凈化器，3 —熱凈化器加熱套，4 一熱凈化器出氣管閥門，5 —冷凈化器進(jìn)氣管閥門，6—冷凈化器，7—冷凈化器加熱套，8—冷凈化器出氣管閥門，9 一氣體收集器進(jìn)氣管閥門，10 —?dú)怏w收集器，11 一抽氣系統(tǒng)進(jìn)氣管閥門，12—抽氣系統(tǒng)，13—濾片。
【具體實(shí)施方式】
[0051]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，基于本發(fā)明中的【具體實(shí)施方式】，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。
[0052]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0053]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0054]請參考圖1，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，所述用于制備高純度3He的裝置包括熱凈化器2、冷凈化器6、氣體收集器10以及抽氣系統(tǒng)12，所述熱凈化器2和冷凈化器6外部分別設(shè)置有熱凈化器加熱套3和冷凈化器加熱套7。所述熱凈化器2為管狀結(jié)構(gòu)，并填充有可與氧氣、氮?dú)夂退磻?yīng)的活性材料，所述熱凈化器2的一端與進(jìn)氣口相連接，另一端與所述冷凈化器6相連接。所述冷凈化器6為管狀結(jié)構(gòu)，并填充有貯氫材料，所述冷凈化器6的一端與所述熱凈化器2相連接，所述冷凈化器6的另一端通過分叉管路分別與所述抽氣系統(tǒng)12和所述氣體收集器10相連接。
[0055]請參考圖1，在本發(fā)明的另一個(gè)方案中，所述于制備高純度3He的裝置包括熱凈化器2、冷凈化器6、氣體收集器10以及抽氣系統(tǒng)12。所述熱凈化器2和冷凈化器6外部分別設(shè)置有熱凈化器加熱套3和冷凈化器加熱套7。所述熱凈化器2為螺旋管狀結(jié)構(gòu)，并填充有可與氧氣、氮?dú)夂退磻?yīng)的活性材料，所述熱凈化器2的一端與進(jìn)氣口相連接，另一端與所述冷凈化器6相連接。所述冷凈化器6為螺旋管狀結(jié)構(gòu)，并填充有貯氫材料，所述冷凈化器6的一端與所述熱凈化器2相連接，所述冷凈化器6的另一端通過分叉管路分別與所述抽氣系統(tǒng)12和所述氣體收集器10相連接。同時(shí)，所述熱凈化器2以及冷凈化器6的管口分別設(shè)置有濾片13。
[0056]請參考圖1，在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，所述于制備高純度3He的裝置包括熱凈化器2、冷凈化器6、氣體收集器10以及抽氣系統(tǒng)12。所述熱凈化器2和冷凈化器6外部分別設(shè)置有熱凈化器加熱套3和冷凈化器加熱套7。所述熱凈化器2為螺旋管狀結(jié)構(gòu)，并填充有可與氧氣、氮?dú)夂退磻?yīng)的活性材料，所述熱凈化器2的一端與進(jìn)氣口相連接，另一端與所述冷凈化器6相連接。所述冷凈化器6為螺旋管狀結(jié)構(gòu)，并填充有貯氫材料，所述冷凈化器6的一端與所述熱凈化器2相連接，所述冷凈化器6的另一端通過分叉管路分別與所述抽氣系統(tǒng)12和所述氣體收集器10相連接。同時(shí)，所述熱凈化器2以及冷凈化器6的管口分別設(shè)置有濾片13。進(jìn)一步的，所述裝置上還設(shè)有進(jìn)氣口閥門I，熱凈化器出氣管閥門4，冷凈化器進(jìn)氣管閥門5，冷凈化器出氣管閥門8，氣體收集器進(jìn)氣管閥門9以及11 一抽氣系統(tǒng)進(jìn)氣管閥門11。
[0057]請參考圖1，在本發(fā)明的優(yōu)選方案中，所述于制備高純度3He的裝置包括熱凈化器
2、冷凈化器6、氣體收集器10以及抽氣系統(tǒng)12。所述熱凈化器2和冷凈化器6外部分別設(shè)置有熱凈化器加熱套3和冷凈化器加熱套7。所述熱凈化器2為螺旋管狀結(jié)構(gòu)，并填充有可與氧氣、氮?dú)夂退磻?yīng)的活性材料，所述熱凈化器2的一端與進(jìn)氣口相連接，另一端與所述冷凈化器6相連接。所述冷凈化器6為螺旋管狀結(jié)構(gòu)，并填充有貯氫材料，所述冷凈化器6的一端與所述熱凈化器2相連接，所述冷凈化器6的另一端通過分叉管路分別與所述抽氣系統(tǒng)12和所述氣體收集器10相連接。同時(shí)，所述熱凈化器2以及冷凈化器6的管口分別設(shè)置有濾片13。進(jìn)一步的，所述裝置上還設(shè)有進(jìn)氣口閥門I，熱凈化器出氣管閥門4，冷凈化器進(jìn)氣管閥門5，冷凈化器出氣管閥門8，氣體收集器進(jìn)氣管閥門9以及抽氣系統(tǒng)進(jìn)氣管閥門11。其中，熱凈化器2中填充的活性材料為活性金屬粉末，冷凈化器6中填充的貯氫材料為金屬鈾粉末，抽氣系統(tǒng)12為真空栗組，濾片13為不銹鋼濾片。
[0058]請參考圖1，本發(fā)明制備高純度3He的方法具體步驟如下:首先，關(guān)閉進(jìn)氣口閥門I，并將裝置內(nèi)其他閥門打開;然后，開啟抽氣系統(tǒng)12，并將系統(tǒng)內(nèi)抽至真空，接著將抽氣系統(tǒng)12關(guān)閉，并關(guān)閉抽氣系統(tǒng)進(jìn)氣管閥門U。接下來，從進(jìn)氣管通入經(jīng)過鈀膜初步分離的預(yù)處理的3He混合氣體，并打開除抽氣系統(tǒng)進(jìn)氣管閥門11之外的其余閥門，并開啟熱凈化器加熱套3，加熱至熱凈化器6的溫度達(dá)到200 — 300°C?；旌蠚怏w經(jīng)進(jìn)氣口閥門I達(dá)到熱凈化器6的上端，再由熱凈化器6的下端經(jīng)熱凈化器出氣管閥門4以及冷凈化器進(jìn)氣管閥門5到達(dá)冷凈化器6的上端，接著氣體由冷凈化器6的下端經(jīng)冷凈化器出氣管閥門8以及氣體收集器進(jìn)氣管閥門9，進(jìn)入氣體收集器10。經(jīng)(氣相色譜)檢測，進(jìn)氣口所通入經(jīng)過鈀膜初步分離的預(yù)處理的3He混合氣體的純度為95% ;氣體收集器10中收集得到3He氣體的化學(xué)純度>99.999%，氚含量<1.0X 10—8Ci.L—1。
[0059]請參考圖1，本發(fā)明方法還可以進(jìn)一步包括如下步驟，在停止通入混合氣體，并將已通入氣體凈化后；將氣體收集器進(jìn)氣管閥門9關(guān)閉，并將氣體收集器10從所述裝置上取下，并將所制得的3He氣體進(jìn)行轉(zhuǎn)移。然后將氣體收集器10重新安裝，并關(guān)閉進(jìn)氣口閥門I，然后開啟其余閥門，并開啟抽氣系統(tǒng)12，并將系統(tǒng)內(nèi)抽至真空，接著將抽氣系統(tǒng)12關(guān)閉，同時(shí)關(guān)閉抽氣系統(tǒng)進(jìn)氣管閥門11，并開啟除進(jìn)氣口閥門I外的其余所有閥門。接著，開啟冷凈化器加熱套7，并加熱至冷凈化器6的溫度達(dá)到680 —1000 °C，然后在氣體收集器10收集解離的氚。經(jīng)質(zhì)譜檢測，氣體收集器10所收集的含氚氫氣純度>99.999%。
[0060]本發(fā)明裝置能夠有效的將經(jīng)過鈀膜初步分離的預(yù)處理的3He混合氣體純化，并得到純度>99.999%的3He氣體。同時(shí)，本發(fā)明裝置還能夠進(jìn)一步將純化過程中所吸附的氚進(jìn)行回收利用，實(shí)現(xiàn)了資源的有效利用。
[0061]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于制備高純度3He的裝置，其特征在于，所述裝置包括:熱凈化器、冷凈化器、氣體收集器以及抽氣系統(tǒng)； 其中，所述熱凈化器和冷凈化器外部分別設(shè)置有熱凈化器加熱套和冷凈化器加熱套； 其中，所述熱凈化器為管狀結(jié)構(gòu)，并填充有可與氧氣、氮?dú)夂退磻?yīng)的活性材料，所述熱凈化器的一端與進(jìn)氣口相連接，所述熱凈化器的另一端與所述冷凈化器相連接； 其中，所述冷凈化器為管狀結(jié)構(gòu)，并填充有貯氫材料，所述冷凈化器的一端與所述熱凈化器相連接，所述冷凈化器的另一端通過分叉管路分別與所述抽氣系統(tǒng)和所述氣體收集器相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述熱凈化器與冷凈化器均為螺旋管狀結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述活性材料為活性金屬粉末。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述貯氫材料為貯氫金屬粉末。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，所述熱凈化器和冷凈化器的管口均分別設(shè)置有濾片。6.—種制備高純度3He的方法，其特征在于，所述方法中使用權(quán)利要求1 一 5中任一項(xiàng)所述裝置； 具體的，所述方法包括如下步驟:開啟熱凈化器加熱套并對熱凈化器加熱，并由進(jìn)氣口通入經(jīng)過鈀膜初步分離的預(yù)處理的3He混合氣體，混合氣體經(jīng)熱凈化器處理后，進(jìn)入冷凈化器中進(jìn)一步處理，并將經(jīng)冷凈化器處理后的氣體在氣體收集器中進(jìn)行收集，收集得到的氣體即為高純度的3He氣體。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述加熱為加熱至所述熱凈化器的溫度達(dá)至Ij 200 —300 °C。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還進(jìn)一步包括在通入混合氣體前，使用抽氣系統(tǒng)對裝置進(jìn)行抽真空處理的步驟。9.根據(jù)權(quán)利要求6— 8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還進(jìn)一步包括在高純度的3He氣體收集完成后，開啟冷凈化器加熱套并對冷凈化器加熱的步驟。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述加熱為加熱至所述冷凈化器的溫度達(dá)到680 — 1000°C。
【文檔編號】C01B23/00GK106082150SQ201610392114
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月2日 公開號201610392114.4, CN 106082150 A, CN 106082150A, CN 201610392114, CN-A-106082150, CN106082150 A, CN106082150A, CN201610392114, CN201610392114.4
【發(fā)明人】沈崇雨, 陳世勛, 高克勤, 盧勇杰, 朱力桂
【申請人】中國工程物理研究院材料研究所