利用太陽能生產重水的裝置製造方法
2023-05-02 18:42:11 2
利用太陽能生產重水的裝置製造方法
【專利摘要】利用太陽能生產重水的裝置，由具有高效吸收太陽光的N+1個容器，水蒸氣收集器及重水收集器組成；所述的容器與容器之間通過兩根導管級連，一根導管為導水管，用於容器與容器之間的導水，一根導管為水蒸氣導管，用於將第N+1級的水蒸氣導入到第N級的水中；所述的水蒸氣收集器位於第1級容器相連，用於收集第1級容器中的水蒸氣；所述的重水收集器於第N+1級容器相連，用於收集第N+1級容器中的重水。本實用新型的優點在於：本實用新型所述的提取重水的設備具有結構簡單，施工方便，造價低廉的特點，由於直接利用太陽能提煉重水，在節約成本的同時有效的減少了二氧化碳的排放。
【專利說明】利用太陽能生產重水的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種提煉重水的方法及設備，特別是利用太陽能直接提煉重水的方法及設備。
【背景技術】
[0002]目前全世界的核電廠有兩種基本類型，一種使用重水反應堆，另一種使用輕水(普通水)反應堆。兩種類型各有千秋。，由於輕水能夠吸附中子，需要在核反應堆中使用濃縮的鈾，濃縮鈾的使用存在安全低及成本高的缺陷；而由於重水不吸收中子，是最好的減速劑，因此重水核反應堆可以使用天然的非濃縮鈾，其成本較低且安全性相對較高，但缺點是重水昂貴。所以加起來，輕水核電廠和重水核電廠代價差不多。
[0003]在重水核電廠建設過程中，重水費用佔基礎投資比重較大，二十噸天然水中含有三公斤重水，雖然從天然水中提取重水比從天然鈾中製取濃縮鈾容易，但是由於天然水重水含量太低，所以重水仍然是一種相當昂貴的材料。
[0004]通常的，製取重水的方式主要有:①電解法，由於重水不易被電解，這樣可以從普通水中把它分離出來蒸餾法，該方法是利用重水沸點高於普通水通過反覆蒸餾得到；③水——硫化氫交換法(GS法)，GS法是基於在一系列塔內(通過頂部冷和底部熱的方式操作)水和硫化氫之間氫與氘交換的一種方法，在此過程中，水向塔底流動，而硫化氫氣體從塔底向塔頂循環，使用一系列多孔塔板促進硫化氫氣體和水之間的混合，在低溫下氘向水中遷移，而在高溫下氘向硫化氫中遷移，氘被濃縮了的硫化氫氣體或水從第一級塔的熱段和冷段的接合處排出，並且在下一級塔中重複這一過程，最後一級的產品(氘濃縮至高達30%的水)送入一個蒸鎦單元以製備反應堆級的重水(即99.75%的氧化氘)；④氨——氫交換法，氨——氫交換法可以在催化劑存在下通過同液態氨的接觸從合成氣中提取氘，合成氣被送進交換塔，而後送至氨轉換器，在交換塔內氣體從塔底向塔頂流動，而液氨從塔頂向塔底流動，重水的生產氘從合成氣的氫中洗滌下來並在液氨中濃集，液氨然後流入塔底部的氨裂化器，而氣體流入塔頂部的氨轉換器，在以後的各級中得到進一步濃縮，最後通過蒸餾生產出反應堆級重水。
[0005]上述四種方法存在共同的缺陷為:都需要消耗大量的燃料，不利於節能環保。實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是針對現有技術的不足，提供一種利用太陽能直接提取重水的方法及設備，本實用新型所述的提取重水的方法在節約成本的同時能有效的實現節能減排，由於提取設備結構簡單，來源廣泛，具有價格低廉，方便實施的特點。
[0007]利用太陽能直接提取重水的設備為:由具有高效吸收太陽光的N+1個容器，水蒸氣收集器及重水收集器組成；所述的容器與容器之間通過兩根導管級連，一根導管為導水管，用於容器與容器之間的導水，一根導管為水蒸氣導管，用於將第N+1級的水蒸氣導入到第N級的水中；所述的水蒸氣收集器位於第I級容器相連，用於收集第I級容器中的水蒸氣；所述的重水收集器於第N+1級容器相連，用於收集第N+1級容器中的重水。
[0008]進一步的，所述水蒸氣導管內可設置防水電動風扇，將第N+1級容器中的水蒸氣快速抽取到第N級的水中。
[0009]進一步的，所述第I級容器中設置強力真空泵，使容器內的水的沸點降低，加快水蒸氣蒸發。
[0010]進一步的，所述的容器為管狀容器或箱狀容器，所述容器中間真空，內部塗有高效率吸熱低輻射率的塗料。
[0011]進一步的，所述的容器內部裝滿填料以促進氣液交換，所述的填料為具有薄波紋蜂窩狀結構和接觸表面積大塑料、陶瓷或金屬構成。
[0012]進一步的，在管狀容器或箱狀容器周圍可設置太陽能集熱器，並將聚合的太陽照射到容器的底部。
[0013]進一步的，所述的太陽能集熱器為拋物面聚焦鏡。
[0014]進一步的，所述N+1個容器連接組成的直線型蒸餾器與水平面成一定的夾角，使第N級的水自動流入第N+1級的容器中。
[0015]本實用新型所述的利用太陽能直接提取重水的方法及設備的優點在於:本實用新型所述的提取重水的設備具有結構簡單，施工方便，造價低廉的特點，由於直接利用太陽能提煉重水，在節約成本的同時有效的減少了 二氧化碳的排放。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1利用太陽能生產重水的構造圖。
【具體實施方式】
[0017]如圖1所示，利用太陽能直接提取重水的設備為:由具有高效吸收太陽光的材料製備的N+1個容器，水蒸氣收集器及重水收集器；所述的容器與容器之間通過兩根導管級連，一根導管為導水管，用於容器與容器之間的導水，一根導管為水蒸氣導管，用於將第N+1級的水蒸氣導入到第N級的水中；所述的水蒸氣收集器位於第I級容器相連，用於收集第I級容器中的水蒸氣；所述的重水收集器於第N+1級容器相連，用於收集第N+1級容器中的重水。為加快轉化效率，一方面可在水蒸氣導管內可設置防水電動風扇，將第N+1級容器中的水蒸氣快速抽取到第N級的水中；另一方面，可以在所述N+1個容器連接組成的直線型蒸餾器與水平面成一定的夾角，使第N級的水自動流入第N+1級的容器中。第一級使用強力真空泵，導致真空下水的沸點降低。
[0018]本實用新型的原理是根據質量守恆定律，在第I級容器中收集的水蒸氣的量加上存留在所有容器中水的量等於注入水的總量。由此通過實用新型實現利用太陽能直接提取重水的方法為:利用太陽能對天然水進行N+1級的蒸餾，所述第N級的普通水流入第N+1級中，第N+1級的水經太陽光照射蒸發形成的水蒸氣導入到第N級的水中，在所述第I級收集水蒸氣，通過冷凝形成輕水，收集所述第N+1級中的水，即可得到高純度的重水。
[0019]為加快容器內水蒸發的速度，可在容器周圍設置如拋物面聚焦鏡類太陽能集熱器，用於進一步加熱容器
【權利要求】
1.利用太陽能直接提取重水的設備為:由具有高效吸收太陽光的多級容器，水蒸氣收集器及重水收集器組成；所述的容器與容器之間通過兩根導管級連，一根導管為導水管，用於容器與容器之間的導水，一根導管為水蒸氣導管，用於將最末一級的水蒸氣導入到倒數第二級的水中；所述的水蒸氣收集器與第I級容器相連，用於收集第I級容器中的水蒸氣；所述的重水收集器與最末一級容器相連，用於收集最末一級容器中的重水；所述的容器內部裝滿填料，所述的填料為具有薄波紋蜂窩狀結構和接觸表面積大塑料、陶瓷或金屬構成；所述多個容器連接組成的直線型蒸餾器與水平面成一定的夾角，使前一級的水自動流入後一級的容器中。
2.如權利要求1所述的所述利用太陽能直接提取重水的設備，其特徵在於，所述水蒸氣導管內設置防水電動風扇，第I級容器中設置強力真空泵。
3.如權利要求1所述的所述利用太陽能直接提取重水的設備，其特徵在於，所述的容器為管狀容器或箱狀容器，所述容器中間真空，內部塗有高效率吸熱低輻射率的塗料。
4.如權利要求1所述的所述利用太陽能直接提取重水和輕水的設備，其特徵在於，在管狀容器或箱狀容器周圍設置有太陽能集熱器，並將聚合的太陽照射到容器的底部。
5.如權利要求1所述的所述利用太陽能直接提取重水和輕水的設備，其特徵在於，所述的太陽能集熱器為拋物面聚焦鏡。
【文檔編號】C01B5/02GK203498076SQ201220602488
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年11月15日 優先權日:2012年11月15日
【發明者】魏捷, 曾寧 申請人:魏捷, 曾寧