技术摘要：
本发明涉及热核聚变领域，特别涉及氢同位素分离技术，具体涉及一种氢同位素热循环吸附分离装置的升降温方法。该方法将分离柱浸入到液体介质中，在液体介质和分离柱进行热交换时，液体介质处于流动状态。通过流动的介质于分离柱之间进行热交换，一方面液体介质的温度更  全部
背景技术：
热循环吸附法(Thermal  Cycling  Absorption  Process，TCAP)是由萨凡纳河实验 室的M.W.Lee首先从理论概念上提出的，并于1994年正式建成并投入运行。TCAP的系统主要 由两部分组成，一是填充了载钯材料的色谱分离柱，另一是空柱（回流柱），两柱的上端用阀 门连通；分离时载钯柱处于半周高温、半周低温的冷热循环中。TCAP除了能够容易地分离氢 氘和氢氚外，还能够分离氘氚，而且分离速度快、效率高；因此，TCAP工艺在很多国家的氚实 验室里都受到了重视，并且一直在研究发展之中。 在TCAP实施过程中，采用电炉或加热板加热会存在分离柱内温度分布不均匀的问 题，影响分离柱内氢同位素的吸附和脱附的均匀性，效果较差。 另一种方式是在分离柱周围填充导热填料的方式，通过对导热填料进行加热或者 冷却，间接实现对分离柱的加热和冷却。这样的方式虽然可以提升分离柱温度分布的均匀 性，但是其整体的热容较大，升降温的速度慢；且在升降温切换时，需要消耗大量的热量或 者冷却介质，损耗较大，升降温切换速度慢。
技术实现要素：
本发明的目的在于：针对现有技术存在的在TCAP实施过程中，分离柱内温度分布 不均匀，升降温速度慢的问题，提供一种用于热循环吸附分离装置的升降温方法。该方法通 过使用流动的介质与分离柱进行冷热交换，使得整个分离柱的温度分布更均匀、加热速度 更快。 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为： 一种用于热循环吸附分离装置的升降温方法，将分离柱浸入到液体介质中，在液体介 质和分离柱进行热交换时，液体介质处于流动状态。 通过流动的介质于分离柱之间进行热交换，一方面液体介质的温度更为均匀，使 得分离柱各部分受热均匀；另一方面，流动的介质保持在一个稳定的高温或者低温状态并 保持，使得分离柱升降温速度更快。 升温速度更快是指，分离柱从低温状态升温到高温状态并达到平衡时，需要的时 间更短；分离柱从低温到高温的升温过程中，温度的变化呈非线性增加，其升温速率是逐渐 降低的，但是整个升温过程需要的时间更短。 同样的，降温速度更快是指，分离柱从高温状态到低温状态并达到平衡时，需要的 时间更短；分离柱从高温到低温的降温过程中，温度的变化呈非线性降低，其降温速率是逐 渐降低的，但是整个降温过程需要的时间更短。 作为本发明的优选方案，所述液体介质包括热液体介质和冷液体介质；在分离柱 3 CN 111569659 A 说　明　书 2/6 页 升温时，所述热液体介质与所述分离柱进行热交换；在分离柱降温时，所述冷液体介质与所 述分离柱进行热交换。 在升降温切换时，停止热液体介质与分离柱接触，将分离柱与冷液体介质接触。即 通过热液体介质实现升温，通过冷液体介质实现降温，避免了对液体介质反复的升降温，处 于最高温度时的分离柱可以迅速的与冷液体介质接触，而不需要将热液体介质缓慢的降 温，使得升降温切换速度更快。提升了分离效率。 作为本发明的优选方案，所述热液体介质通过外部的加热装置持续加热，经过加 热的热液体介质和分离柱进行热交换，实现分离柱升温；所述冷液体介质通过外部的冷却 装置持续降温，经过冷却的冷液体介质和分离柱进行热交换，实现分离柱降温。 通过加热装置持续的将热液体介质保持在一个较高的温度，一方面提高了升温速 度，另一方面利于保持热液体介质的温度均匀性。同理，通过冷却装置持续将冷液体介质保 持在一个较低的温度，一方面提高了降温速度，另一方面利于保持冷液体介质的温度均匀 性。 作为本发明的优选方案，在分离柱从升温到降温转换时，先将所述分离柱与所述 热液体介质分离，再将所述分离柱与所述冷液体介质接触。 在分离柱从降温到升温的转换时，先将所述分离柱与所述冷液体介质分离，在将 所述分离柱与所述热液体介质接触。 在冷热切换时，通过先将液体介质与分离柱分离，再通入相反效果的液体介质，缩 短了分离柱温度的渐变的时间，提高了温度变化的效率。 作为本发明的优选方案，所述热液体介质和所述冷液体介质为同一种物质。 热液体介质和冷液体介质为处于不同温度的同一种物质。与分离柱接触的为同一 种物质，避免使用多个物质时，多个物质性质不同，而造成升降温变化不均匀。 作为本发明的优选方案，所述液体介质为导热油。 作为本发明的优选方案，所述导热油的倾点低于-70℃，所述导热油的闪点高于 200℃。 作为本发明的优选方案，所述分离柱为螺旋状分离柱。 作为本发明的优选方案，通过调节液体介质的温度和/或流速，实现分离柱到达平 衡温度时间的调节。在升温过程中，达到平衡温度的时间为分离柱从低温升温到高温的时 间，升温过程中，分离柱的温度不是线性增加的。 作为本发明的优选方案，该升降温方法通过升降温装置实现，该升降温装置，包括 热交换池、热循环组件和冷循环组件；所述热交换池用于容置分离柱，所述热循环组件与所 述热交换池连通，热液体介质能够在热循环组件和热交换池之间循环；所述冷循环组件与 所述热交换池连通，冷液体介质能够在冷循环组件和热交换池之间循环。 综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是： 1、本发明的用于热循环吸附分离装置的升降温方法，通过使用处于流动状态的介质与 分离柱进行热交换，使得分离柱各部分受热均匀，升温和降温速度更快。提高了分离柱的稳 定性和分离效率。 2、本发明的用于热循环吸附分离装置的升降温方法，通过使用分别的热液体介质 对分离柱进行升温和使用冷液体介质对分离柱进行降温，避免了对热液体介质的降温和对 4 CN 111569659 A 说　明　书 3/6 页 冷液体介质的升温，提升了升降温的切换速度。 3、本发明的用于热循环吸附分离装置的升降温方法，通过选用倾点低于-70℃，闪 点高于200℃的导热油，利用导热油导热率高的性质，使得分离柱能够在-20℃-160℃范围 内进行升降温，且提高了升降温的速度。 4、本发明的用于热循环吸附分离装置的升降温方法，通过调节液体介质的温度 和/或流速，能够调整分离柱到达平衡温度的时间，实现升降温过程的可控。 附图说明 图1是本发明的用于热循环吸附分离装置的升降温方法的原理图。 图2是本发明的用于热循环吸附分离装置的升降温方法实施例3中的升降温装置 的结构示意图。 图3是实施例3的连续升降温曲线图。 图4是对比例1的升降温方法第一天的连续升降温曲线图。 图5是对比例1的升降温方法第二天的连续升降温曲线图。 图标：1-热交换池；2-冷液体介质；21-第一冷油箱；22-第二冷油箱；23-第一循环 泵；24-第二循环泵；25-第一冷却装置；26-第二冷却装置；3-热液体介质；31-热油箱；4-降 温泵；5-升温泵。