Traditionelle Destillationsmethoden stehen bei der Trennung von Xenonisotopen vor zahlreichen Herausforderungen. In dieser Studie wird ein kaskadierendes Destillationssystem für das Isotop ¹³⁶Xe basierend auf einer Mikrokanal-Destillationsvorrichtung (MCD) vorgeschlagen. Zunächst wurden die relativen Flüchtigkeiten der Xenonisotope genau berechnet, die gesättigten Dampfdrucke und Verdampfungsenthalpien von 9 Isotopen abgeleitet und ein virtuelles Komponentenmodell in Aspen HYSYS erstellt und validiert. Ein 3-Komponenten-Modell wurde verwendet, um die Betriebsparameter der MCD-Vorrichtung zu analysieren, den optimalen Betriebsdruck und das Rücklaufverhältnis für eine einstufige MCD-Vorrichtung zu bestimmen und den Einfluss des Futter- zu Abzugsverhältnisses auf die Anreicherungsleistung von ¹³⁶Xe und die Verdampferleistung zu untersuchen. Schließlich wurde ein kaskadierendes Destillationsmodell aufgebaut und durch gleichmäßiges Design, quadratische Polynomregression, NSGA-Ⅲ-Algorithmus und TOPSIS-Methode optimiert, um die Betriebsparameter zu verbessern, was zu einer signifikanten Reduzierung der Systemleistung und einer Erhöhung der ¹³⁶Xe-Anreicherung von 8,670 % auf 13,347 % führte. Diese Studie verbessert effektiv die geringe Effizienz und den hohen Energieverbrauch traditioneller Destillationsmethoden bei der Trennung von Xenonisotopen durch das Design eines mikrokanalbasierten kaskadierenden Destillationssystems und bietet einen neuen Ansatz für die effiziente Anreicherung von ¹³⁶Xe.

Isotopentrennung; Tieftemperatur-Destillationsturm; Mikrokanäle; genetischer Algorithmus