Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса, постановка цели и задач исследования 16
1.1. Источники 3He 16
1.2. Промышленное получение 3He из трития
1.2.1. Паспорта и качество товарного 3He 24
1.2.2. Нормы по содержанию трития 26
1.3. Анализ состояния вопроса и научно-технический задел 32
1.3.1. Низкотемпературные методы разделения смеси гелиевых изотопов ... 32
1.3.1.1. Сверхтекучая фильтрация 32
1.3.1.2. Ректификация 36
1.3.1.3. Сорбция 56
1.3.1.4. Мембранное разделение 58
1.3.2. Альтернативные методы разделения смеси гелиевых изотопов 59
1.3.2.1. Термодиффузия 59
1.3.2.2. Разделение на центрифугах 61
1.4. Цель и задачи исследования 62
ГЛАВА 2. Аналитическое исследование процессов разделения смеси гелиевых изотопов 66
2.1. Выбор энтропийного фильтра 66
2.1.1. Крокусные угли 66
2.1.2. Пористые структуры 66
2.1.3. Капилляры 67
2.2. Методика расчета степени обогащения 3He в процессе фильтрационного разделения 67
2.3. Аналитическое исследование процесса ректификации смеси 3He-4He... 77 Стр.
2.3.1. Выбор рациональной схемы организации процесса ректификации в сопряжении со смежными процессами экстракции 3He 77
2.3.2. Выбор рабочих параметров процесса ректификации 78
2.3.3. Анализ факторов, влияющих на эффективность процесса ректификации 80
2.3.4. Методика расчета процесса ректификации применительно к смесям изотопов гелия 83
2.4. Определение области рациональных значений промежуточной концентрации фильтрационной и ректификационной стадий 89
2.5. Определение области рациональных значений промежуточного концентрирования 3He при ступенчатой ректификации в зависимости от требуемого изотопного обогащения конечного продукт 90
2.6. Определение диапазонов рабочих параметров адсорбционного метода обогащения 3He, исходя из максимума общего коэффициента извлечения всей технологической цепочки 93
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование процессов разделения смеси гелиевых изотопов 97
3.1. Методика проведения экспериментальных исследований 97
3.2. Создание экспериментального стенда для исследования процесса низкотемпературной ректификации смеси гелиевых изотопов 100
3.2.1. Экспериментальное определение величины теплопритока к жидкому гелию в криостате 100
3.2.2. Расчет и комплектование вакуумной системы для обеспечения эксперимента 102
3.2.3. Экспериментальное построение откачной характеристики насоса GXS 250
3.2.4. Создание ректификационной колонны 119
3.2.5. Термометрия 123 Стр.
3.2.6. Схема установки 124
3.3. Методика отбора проб и газового анализа изотопного состава 127
3.4. Проведение подготовительного (поверочного) эксперимента 132
3.5. Проведение рабочего эксперимента 139
3.6. Основные результаты экспериментальных исследований 147
3.7. Расчет погрешности измерительного канала оборудования 148
ГЛАВА 4. Анализ результатов и практические рекомендации 151
4.1. Обработка экспериментальных результатов 151
4.1.1. Определение градиента концентрации по высоте колонны и ВЭТТ (ВЕП) насадки для полученных экспериментальных режимов 151
4.1.2. Определение удельных энергетических затрат при различных режимах работы колонны 157
4.2. Оценка погрешности измерений 160
4.3. Сопоставление результатов с данными других авторов и результатами аналитического исследования 166
4.4. Рекомендации для создания опытно-промышленной установки извлечения 3He 169
Выводы 171
Условные обозначения 172
Сисок литературы
