Traditionelle Destillationsmethoden stoßen bei der Trennung von Xenonisotopen auf viele 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 Sättigungsdampfdruck- und Verdampfungswärme für 9 Isotope abgeleitet sowie ein virtuelles Komponentenmodell in Aspen HYSYS aufgebaut und validiert. Anschließend wurden mit einem 3-Komponenten-Modell die Betriebsparameter der MCD-Anlage analysiert, der optimale Betriebsdruck und Rücklaufverhältnis für die einstufige MCD-Anlage bestimmt sowie der Einfluss des Fütter- und Abgabeverhältnisses auf die Anreicherungsleistung von ¹³⁶Xe und die Heizleistung untersucht. Abschließend wurde ein Kaskaden-Destillationsmodell aufgebaut und die Betriebsparameter mittels gleichmäßigem Versuchsplan, quadratischer Regressionsanalyse, NSGA-Ⅲ Algorithmus und TOPSIS-Methode optimiert, wodurch die Systemleistung signifikant gesenkt und die ¹³⁶Xe-Anreicherung von 8,670 % auf 13,347 % erhöht wurde. Diese Studie verbessert durch die Auslegung eines mikrokanaligen Kaskaden-Destillationssystems effektiv die Ineffizienz und den hohen Energieverbrauch herkömmlicher Destillationsmethoden bei der Trennung von Xenonisotopen und bietet einen neuen Ansatz für die effiziente Anreicherung von ¹³⁶Xe.

Isotopentrennung; kryogene Destillationskolonne; Mikrokanal; genetischer Algorithmus