齐 鑫，曾 静，楚 祯，吴全锋

(中国原子能科学研究院，北京 102413)

氢同位素有三种，分别为H、D和T，形成的六种同位素分子分别为：H2、HD、HT、D2、DT和T2。氢同位素的分离方法主要有化学交换法、低温精馏法、热扩散法、离心法和气固色谱法、和吸收/吸附分离法、激光法等[1-2],而工业化生产氢同位素主要采用低温精馏法。1971年法国Lane-Langevin 研究所基于VPCE(氢气与水蒸气之间的氢同位素交换)-CD(低温蒸馏)技术组合工艺建成了世界上第一座重水提氚实验工厂[3]。在JET(欧洲联合托卡马克装置)和ITER(国际聚变实验堆)上均采用低温精馏工艺对未燃尽的氘氚和从WDS(含氚废水处理系统)与NBI(中性束注入器)回来的气体进行同位素分离[4]。低温精馏法有许多优势：分离系数大，处理量相对较大，能耗相对较低，可忽略的氚渗透等等[5]。计算机模拟研究在氢同位素分离过程的单塔或级联塔的设计计算或性能预测方面发挥着重要的作用。国外Masahiro Kinoshita[5]、A.Busigin[6]、J.C.Buvat[7]、Rupsha Bhattacharyya[8]、Alina Niculescu[9]等人进行了相关的低温精馏模拟研究。国内主要有天津大学和中国工程物理研究院等单位的科技工作者进行了低温精馏氢同位素分离的相关模拟研究,罗青等人以平衡级模型为基础建立了低温精馏分离氢同位素的稳态模拟模型，研究了带侧线返回进料的低温精馏塔应用于氢同位素体系的分离特性[10]；夏修龙等人以MATLAB平台开发了计算程序，对不同的氢同位素体系如H2-HD、D2-DT、H2-HT-T2、D2-DT-T2等进行了相关的低温精馏塔分离特性的静态和动态模拟研究[11-16]。本文使用经典化工模拟软件Aspen Plus静态模拟低温精馏塔对氢同 位素H2-HD双组分的分离特性。……