大力发展核能是解决世界能源紧缺的重要举措，而核废料的处理是制约核能发展的关键因素。为了安全、有效地解决核废料问题，2011年中国科学院启动了战略性先导科技专项“未来先进核裂变能”项目，以加速器驱动次临界系统(ADS，Accelerator Driven Sub-critical System)嬗变核废料为切入点，开展先进核裂变能前瞻性基础研究。　　ADS注入器Ⅰ2K低温系统是高能所ADS装置的组成部分，该低温系统对氦气纯度有极高的要求，若氦气中含有杂质，将严重影响低温系统的稳定运行。另外，ADS注入器Ⅰ中超导设备的低温测试需要消耗大量的液氦，若将蒸发的氦气直接排放到大气中，单次实验成本很高，因而需要回收蒸发的氦气。氦气属于稀有气体且十分昂贵，为保证氦气的高效循环利用和低温系统的稳定运行，高能所建立了一套不纯氦气回收净化系统。该回收系统能够回收高能所内三套低温制冷系统和所有超导测试实验站排放的不纯氦气，并能及时为各系统补充高纯氦气。　　高压纯化器是不纯氦气回收净化系统的关键设备，本论文的主要内容包括高压纯化器设计、研制和关键技术的研究。在氦气入口纯度为95％、流量为105nm3/h、压力为20MPa和连续工作12小时的条件下，自行设计和研制了一台高压纯化器，同时，对高压纯化器中的高压换热器进行了设计和实验研究，并对椰壳活性炭的多孔结构和其在氦气纯化过程中的吸附特性进行了实验研究。通过实验方法研究了螺旋并管换热器和螺旋套管换热器的换热特性，通过ANSYS数值模拟的方法研究了不同偏心度对套管换热器内外管换热的影响，首次提出了对应的换热计算公式。采用静态容积法研究了国内外六种椰壳活性炭的多孔结构和吸附机理，通过动态实验方法对四组分混合气体在活性炭中的吸附特性进行了研究，提出了活性炭在氦气纯化中用量计算公式。最后，完成了不纯氦气回收净化系统的安装、性能测试和控制系统的调试。经过纯化后的氦气杂质含量小于5ppm，所有操作过程均能实现自动或手动控制，测试结果满足设计目标的要求。　　综上，高压纯化器的设计和研制为以后纯化器的结构优化提供了理论和实践指导。不纯氦气回收净化系统的稳定运行，为ADS超导质子直线加速器中未来更多超导设备的测试和运行奠定了良好的基础。