王伟伟，张 玲，余铭铭，梁建华，龙兴贵

（中国工程物理研究院 核物理与化学研究所，四川 绵阳 621900）

氢同位素分离是氚处理系统中一个不可或缺的重要环节。热循环吸附方法（TCAP），是目前最为先进的氢同位素分离方法，通过该方法可以获得高纯氚［1，2］，也可用于氢同位素气体中少量氚的去除［1］。美国萨瓦纳河实验室［3］、洛斯－阿拉莫斯实验室报道［4］的TCAP氚分离装置处理量在百万居里左右，法国CEA／Valduc氚工厂的TCAP装置处理量在十万居里水平［5］。国内报道［6］过一台十万居里级处理能力TCAP氢同位素分离系统的研制情况。在型号任务及激光聚变靶生产中，需要频繁地使用少量氚（千居里级），氚中混入的少量氕需要及时去除。文献中报道的分离系统氚处理量较大，且体积比较庞大，不能很好地满足生产需求，因此迫切需要设计并建立一套小型（百居里级）高性能TCAP氢同位素分离系统。

TCAP系统通过加热／冷却系统实现冷热温度循环进而获得分离效果。分离效率、循环时间和温度变化范围是系统设计中所要考虑的重要因素。由于Pd－H体系氢同位素分离因子随温度降低而增加［7］，所以降低分离柱的冷却温度是提高分离效率的一个重要途径。萨瓦纳河实验室最初使用乙二醇、干冰作为冷却介质，随着系统处理规模的扩大，分离单元改为循环冷氮气进行冷却［8］。氮气的主要缺点是气体导热性能差，法国CEA／Valduc氚分离装置中采用传热性能更好的冷水作为冷却介质［5］，但冷水的使用温度不能低于0℃。……