利用太陽(yáng)能生產(chǎn)重水的方法及裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種利用太陽(yáng)能直接提取重水的方法及設(shè)備，由具有高效吸收太陽(yáng)光的N+1個(gè)容器，水蒸氣收集器及重水收集器組成。其利用太陽(yáng)能對(duì)天然水進(jìn)行N+1級(jí)的蒸餾，所述第N級(jí)的普通水流入第N+1級(jí)中，第N+1級(jí)的水經(jīng)太陽(yáng)光照射蒸發(fā)形成的水真氣導(dǎo)入到第N級(jí)的水中，在所述第1級(jí)收集水蒸氣，通過(guò)冷凝形成輕水，收集所述第N+1級(jí)中的水，即可得到高純度的重水。本發(fā)明所的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明所述的提取重水的設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，造價(jià)低廉的特點(diǎn)，由于直接利用太陽(yáng)能提煉重水，在節(jié)約成本的同時(shí)有效的減少了二氧化碳的排放。
【專(zhuān)利說(shuō)明】利用太陽(yáng)能生產(chǎn)重水的方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提煉重水的方法及設(shè)備，特別是利用太陽(yáng)能直接提煉重水的方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前全世界的核電廠有兩種基本類(lèi)型，一種使用重水反應(yīng)堆，另一種使用輕水(普通水)反應(yīng)堆。兩種類(lèi)型各有千秋。，由于輕水能夠吸附中子，需要在核反應(yīng)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；而由于重水不吸收中子，是最好的減速劑，因此重水核反應(yīng)堆可以使用天然的非濃縮鈾，其成本較低且安全性相對(duì)較高，但缺點(diǎn)是重水昂貴。所以加起來(lái)，輕水核電廠和重水核電廠代價(jià)差不多。
[0003]在重水核電廠建設(shè)過(guò)程中，重水費(fèi)用占基礎(chǔ)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制取濃縮鈾容易，但是由于天然水重水含量太低，所以重水仍然是一種相當(dāng)昂貴的材料。
[0004]通常的，制取重水的方式主要有:①電解法，由于重水不易被電解，這樣可以從普通水中把它分離出來(lái)蒸餾法，該方法是利用重水沸點(diǎn)高于普通水通過(guò)反復(fù)蒸餾得到；③水——硫化氫交換法(GS法)，GS法是基于在一系列塔內(nèi)(通過(guò)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(guò)程中，水向塔底流動(dòng)，而硫化氫氣體從塔底向塔頂循環(huán)，使用一系列多孔塔板促進(jìn)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(jí)塔的熱段和冷段的接合處排出，并且在下一級(jí)塔中重復(fù)這一過(guò)程，最后一級(jí)的產(chǎn)品(氘濃縮至高達(dá)30%的水)送入一個(gè)蒸鎦單元以制備反應(yīng)堆級(jí)的重水(即99.75%的氧化氘)；④氨——?dú)浣粨Q法，氨——?dú)浣粨Q法可以在催化劑存在下通過(guò)同液態(tài)氨的接觸從合成氣中提取氘，合成氣被送進(jìn)交換塔，而后送至氨轉(zhuǎn)換器，在交換塔內(nèi)氣體從塔底向塔頂流動(dòng)，而液氨從塔頂向塔底流動(dòng)，重水的生產(chǎn)氘從合成氣的氫中洗滌下來(lái)并在液氨中濃集，液氨然后流入塔底部的氨裂化器，而氣體流入塔頂部的氨轉(zhuǎn)換器，在以后的各級(jí)中得到進(jìn)一步濃縮，最后通過(guò)蒸餾生產(chǎn)出反應(yīng)堆級(jí)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，不利于節(jié)能環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用太陽(yáng)能直接提取重水的方法及設(shè)備，本發(fā)明所述的提取重水的方法在節(jié)約成本的同時(shí)能有效的實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，由于提取設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，來(lái)源廣泛，具有價(jià)格低廉，方便實(shí)施的特點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明所述的利用太陽(yáng)能直接提取重水的方法為:利用太陽(yáng)能對(duì)天然水進(jìn)行N+1級(jí)的蒸餾，所述第N級(jí)的普通水流入第N+1級(jí)中，第N+1級(jí)的水經(jīng)太陽(yáng)光照射蒸發(fā)形成的水真氣導(dǎo)入到第N級(jí)的水中，在所述第I級(jí)收集水蒸氣，通過(guò)冷凝形成輕水，收集所述第N+1級(jí)中的水，即可得到高純度的重水。[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的利用太陽(yáng)能直接提取重水的設(shè)備為:由具有高效吸收太陽(yáng)光的N+1個(gè)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(guò)兩根導(dǎo)管級(jí)連，一根導(dǎo)管為導(dǎo)水管，用于容器與容器之間的導(dǎo)水，一根導(dǎo)管為水蒸氣導(dǎo)管，用于將第N+1級(jí)的水蒸氣導(dǎo)入到第N級(jí)的水中；所述的水蒸氣收集器位于第I級(jí)容器相連，用于收集第I級(jí)容器中的水蒸氣；所述的重水收集器于第N+1級(jí)容器相連，用于收集第N+1級(jí)容器中的重水。
[0009]進(jìn)一步的，所述水蒸氣導(dǎo)管內(nèi)可設(shè)置防水電動(dòng)風(fēng)扇，將第N+1級(jí)容器中的水蒸氣快速抽取到第N級(jí)的水中。
[0010]進(jìn)一步的，所述第I級(jí)容器中設(shè)置強(qiáng)力真空泵，使容器內(nèi)的水的沸點(diǎn)降低，加快水蒸氣蒸發(fā)。
[0011]進(jìn)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(nèi)部涂有高效率吸熱低輻射率的涂料。
[0012]進(jìn)一步的，所述的容器內(nèi)部裝滿填料以促進(jìn)氣液交換，所述的填料為具有薄波紋蜂窩狀結(jié)構(gòu)和接觸表面積大塑料、陶瓷或金屬構(gòu)成。
[0013]進(jìn)一步的，在管狀容器或箱狀容器周?chē)稍O(shè)置太陽(yáng)能集熱器，并將聚合的太陽(yáng)照射到容器的底部。
[0014]進(jìn)一步的，所述的太陽(yáng)能集熱器為拋物面聚焦鏡。
[0015]進(jìn)一步的，所述N+1個(gè)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(jí)的水自動(dòng)流入第N+1級(jí)的容器中。
[0016]本發(fā)明所述的利用太陽(yáng)`能直接提取重水的方法及設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明所述的提取重水的設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工方便，造價(jià)低廉的特點(diǎn)，由于直接利用太陽(yáng)能提煉重水，在節(jié)約成本的同時(shí)有效的減少了二氧化碳的排放。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1利用太陽(yáng)能生產(chǎn)重水的流程原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]如圖1所示，利用太陽(yáng)能直接提取重水的設(shè)備為:由具有高效吸收太陽(yáng)光的材料制備的N+1個(gè)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(guò)兩根導(dǎo)管級(jí)連，一根導(dǎo)管為導(dǎo)水管，用于容器與容器之間的導(dǎo)水，一根導(dǎo)管為水蒸氣導(dǎo)管，用于將第N+1級(jí)的水蒸氣導(dǎo)入到第N級(jí)的水中；所述的水蒸氣收集器位于第I級(jí)容器相連，用于收集第I級(jí)容器中的水蒸氣；所述的重水收集器于第N+1級(jí)容器相連，用于收集第N+1級(jí)容器中的重水。為加快轉(zhuǎn)化效率，一方面可在水蒸氣導(dǎo)管內(nèi)可設(shè)置防水電動(dòng)風(fēng)扇，將第N+1級(jí)容器中的水蒸氣快速抽取到第N級(jí)的水中；另一方面，可以在所述N+1個(gè)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(jí)的水自動(dòng)流入第N+1級(jí)的容器中。第一級(jí)使用強(qiáng)力真空泵，導(dǎo)致真空下水的沸點(diǎn)降低。
[0019]本發(fā)明的原理是根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在第I級(jí)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于注入水的總量。由此通過(guò)發(fā)明實(shí)現(xiàn)利用太陽(yáng)能直接提取重水的方法為:利用太陽(yáng)能對(duì)天然水進(jìn)行N+1級(jí)的蒸餾，所述第N級(jí)的普通水流入第N+1級(jí)中，第N+1級(jí)的水經(jīng)太陽(yáng)光照射蒸發(fā)形成的水蒸氣導(dǎo)入到第N級(jí)的水中，在所述第I級(jí)收集水蒸氣，通過(guò)冷凝形成輕水，收集所述第N+1級(jí)中的水，即可得到高純度的重水。
[0020]為加快容器內(nèi)水蒸發(fā)的速度，可在容器周?chē)O(shè)置如拋物面聚焦鏡類(lèi)太陽(yáng)能集熱器，用于進(jìn)一步 加熱容器。
【權(quán)利要求】
1.利用太陽(yáng)能直接提取重水的方法:利用太陽(yáng)能對(duì)天然水進(jìn)行N+1級(jí)的蒸餾，所述第N級(jí)的普通水流入第N+1級(jí)中，第N+1級(jí)的水經(jīng)太陽(yáng)光照射蒸發(fā)形成的水真氣導(dǎo)入到第N級(jí)的水中，在所述第I級(jí)收集水蒸氣，通過(guò)冷凝形成輕水，收集所述第N+1級(jí)中的水，即可得到高純度的重水。
2.實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的利用太陽(yáng)能直接提取重水的設(shè)備為:由具有高效吸收太陽(yáng)光的N+1個(gè)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(guò)兩根導(dǎo)管級(jí)連，一根導(dǎo)管為導(dǎo)水管，用于容器與容器之間的導(dǎo)水，一根導(dǎo)管為水蒸氣導(dǎo)管，用于將第N+1級(jí)的水蒸氣導(dǎo)入到第N級(jí)的水中；所述的水蒸氣收集器位于第I級(jí)容器相連，用于收集第I級(jí)容器中的水蒸氣；所述的重水收集器于第N+1級(jí)容器相連，用于收集第N+1級(jí)容器中的重水。
3.如權(quán)利要求2所述的所述利用太陽(yáng)能直接提取重水的設(shè)備，其特征在于，所述水蒸氣導(dǎo)管內(nèi)可設(shè)置防水電動(dòng)風(fēng)扇，將第N+1級(jí)容器中的水蒸氣快速抽取到第N級(jí)的水中，所述第I級(jí)容器中設(shè)置強(qiáng)力真空泵，使容器內(nèi)的水的沸點(diǎn)降低，加快水蒸氣蒸發(fā)。
4.如權(quán)利要求2所述的所述利用太陽(yáng)能直接提取重水的設(shè)備，其特征在于，所述的容器為管狀容器或箱狀容器，所述容器中間真空，內(nèi)部涂有高效率吸熱低輻射率的涂料。
5.如權(quán)利要求2所述的所述利用太陽(yáng)能直接提取重水的設(shè)備，其特征在于，所述的容器內(nèi)部裝滿填料以促進(jìn)氣液交換，所述的填料為具有薄波紋蜂窩狀結(jié)構(gòu)和接觸表面積大塑料、陶瓷或金屬構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求2所述的所述利用太陽(yáng)能直接提取重水和輕水的設(shè)備，其特征在于，在管狀容器或箱狀容器周?chē)?設(shè)置太陽(yáng)能集熱器，并將聚合的太陽(yáng)照射到容器的底部。
7.如權(quán)利要求2所述的所述利用太陽(yáng)能直接提取重水和輕水的設(shè)備，其特征在于，所述的太陽(yáng)能集熱器為拋物面聚焦鏡。
8.如權(quán)利要求2所述的所述利用太陽(yáng)能直接提取重水和輕水的設(shè)備，其特征在于，所述N+1個(gè)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(jí)的水自動(dòng)流入第N+1級(jí)的容器中。
【文檔編號(hào)】C01B5/02GK103803494SQ201210458956
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月15日
【發(fā)明者】魏捷, 曾寧 申請(qǐng)人:魏捷, 曾寧