氢在FLiNaK(LiF-NaF-KF)熔盐中的渗透行为

FLiNaK(LiF-NaF-KF)熔盐在高温熔盐堆或聚变堆的应用中面临着氚扩散渗透的问题。研究H2在FLiNaK熔盐中的渗透行为,能够为FLiNaK熔盐中氚的控制提供依据。氢同位素在熔盐中的扩散渗透特性测试系统主要用于测定熔盐中氢同位素的渗透行为,以获得氢同位素在熔盐中的扩散系数和溶解度常数等相关参数。通过该系统,本文对FLiNaK熔盐中H2的渗透、扩散和溶解等行为进行了研究。结果表明,受实验装置和实验方法的限制,H2在FLiNaK熔盐中的渗透主要以氢原子(或离子)的方式进行。在500-700°C时,FLiNaK熔盐中H2的扩散系数与温度的关系满足:DFLiNaK-H=1.12×10-4exp(-66.40×103/RgT)(m2·s-1),其扩散活化能为66.40kJ·mol-1。而对于FLiNaK熔盐中H2的溶解常数,其与温度的关系可表述为:KFLiNaK-H=2.1×10-5exp(-0.94×103/RgT)(mol·m-3·Pa-1/2)。     

用氢同位素估算氚在熔盐堆结构材料中的渗透

熔盐堆产生的氚在高温下透过结构材料管壁进入大气环境。为降低此危害,研究氚在堆结构材料中的渗透过程十分必要。针对熔盐堆常用的结构材料Hastelloy N、GH3535、Hastelloy C230、Hastelloy C276,本研究采用压力差驱动法,在400-700 oC和5-40 k Pa的试验条件下,获得了氕、氘的渗透系数,并初步估算氚在该结构材料中的渗透。结果表明:氕、氘在镍基合金中的渗透通量与气体压力的平方根成正比,渗透系数随温度增大,与温度倒数的关系符合阿伦尼乌斯公式;氕、氘在成分相似的GH3535和Hastelloy N中渗透系数接近,与其它两种合金材料中渗透系数都在一个数量级内,在相同温度下两者渗透系数比值接近1.4,符合经典扩散理论;在400-700 oC内,氚在4种镍金合金中渗透过程的指前因子为1.1×10-7-1.6×10-7 mol·m-1·s-1·Pa-1/2,活化能为59-62 k J·mol-1。     

熔盐堆中氚的控制和监测

熔盐堆中氚除了从废气中排出,还能经熔盐管道渗透进入环境.氚在管道中的渗透严重影响熔盐堆结构材料的力学性质和使用寿命,同时对环境造成污染.为了减少氚对材料和环境的危害,必须对熔盐堆中的氚进行严格控制.控制氚产生和渗透的主要方法包括提高7Li的浓度、向熔盐中补充Li或Be等.对氚进行监测是氚控制的基础,能及时反映熔盐堆的运...     

活性炭对氙的动态吸附性能及其结构表征分析

近年来,活性炭吸附放射性氙被越来越广泛应用于核电项目的尾气处理中。活性炭对氙的动态吸附系数与其孔结构关系甚大,而相关研究却很少,因此有必要研究二者的关系,为活性炭的选择与开发提供参考。本研究通过动态吸附平台测定温度为25C、表压为0时的四利活性炭对氙的动态吸附系数,并利用氮气吸附以及扫描电镜对活性炭进行分析表征。结果表明,比表面积为991.9 m~2/g的JH12-16活性炭对氙的动态吸附数最大,且活性炭对氙的动态吸附系数不和比表面积或孔容成正比关系。中孔和大孔对吸附氙只是起着通道作用,最佳吸附氙的孔径在0.55-0.60 nm。     

氢和氘在FLiNaK熔盐中的渗透扩散行为

利用氢同位素在熔盐中的扩散渗透特性测试系统,本研究对FLiNaK熔盐中氢和氘的渗透扩散行为进行了研究。首先,通过对比分析熔盐侧充氢和金属侧充氢的实验结果,发现通过熔盐侧充氢的实验可更准确地反映FLiNaK熔盐中氢的渗透扩散行为及其性质。其次,通过熔盐侧充氢实验,获得了550-700°C时FLiNaK熔盐中氢的扩散系数与溶解度常数,两者可分别表述为:D_(H_2)=1.62×10~(-5)exp(-48.20×10~3/RgT)m~2·s~(-1)和K_(H_2)=6.18×10~(-5)exp(-11.14×10~3/RgT)mol·m~(-3)·Pa~(-1)。最后,通过对比分析金属侧充氢和金属侧充氘的实验结果,发现同位素效应并不影响FLiNaK熔盐中氢的渗透扩散行为及其性质的研究,从而为氢和氘代替氚进行FLiNaK熔盐中氚行为性质的研究提供实验基础。     

ThorCon堆氚产额分析研究

ThorCon堆是一种以熔融氟盐(Na F-Be F2-Th F4-UF4)作为燃料及冷却剂、石墨为慢化剂的小型模块化熔盐反应堆。在热中子的照射下熔盐中的Be、F以及屏蔽层和石墨中的B会发生核反应产生氚。氚在高温下具有很强的渗透能力,能够影响金属构件的力学性能,减少其使用寿命。进入环境的氚在高温下易氧化为氚化水。氚化水进入人体后会形成内照射,对操作人员健康造成影响。根据产氚反应的性质及中间产物个数可将产氚反应分为三类:直接产氚反应、有中间产物的产氚反应、三裂变产氚反应。并对这三类反应分别建立相应的计算方程。计算结果表明,ThorCon堆年产氚约为5.444 g。其中Be反应产氚是最主要的氚来源,88.5%的氚来源于Be。如能降低Be含量,将大幅降低氚的产额。     

大气颗粒物中碳官能团组分的NEXAFS分析

2010年1月14日及10月16-17日,在位于上海西北郊的上海应用物理研究所分粒径采集了大气颗粒物,并于2010年10月19-21日进行了采集样品和三种标准物质(草酸、蔗糖、石墨)的X射线近边吸收精细结构(NEXAFS)谱分析.发现在不同粒径及不同时间段(如昼、夜)的新采集的大气颗粒物中的C(1s)NEXAFS谱存在...     

稳定同位素比技术用于橄榄油的掺假鉴定

市场上橄榄油掺假现象屡禁不止,传统鉴定方法存在局限性。本研究利用元素分析仪-稳定同位素比质谱仪（elemental analyzer-isotope ratio mass spectrometer, EA-IRMS）对市场上常见的7种植物油进行氢、碳稳定同位素比值检验,并对测量结果进行显著性差异分析,同时分析橄榄油中氢、碳稳定同位素比值的相关性。结果表明：橄榄油中δD范围为-146.78‰~-125.30‰,δ¹³C范围为-29.72‰~-28.59‰,与其他品类植物油中氢稳定同位素比值差异显著（P<0.05）,与除葵花籽油、野山茶油外的植物油中碳稳定同位素比值差异显著（P<0.05）;且橄榄油中氢、碳稳定同位素比值具有较强的相关性（Pearson’s r=0.904）。计算模拟豆油、玉米油对橄榄油掺假的情况,结果表明,氢、碳稳定同位素比结合分析最低能检测出玉米油掺假10%、豆油掺假30%以上的情况。该研究可为橄榄油的掺假鉴定提供方法参考。     

气载氚监测仪校准用氚化甲烷体积活度测量方法及其不确定度分析

针对气载氚监测仪校准用气体参考源氚化甲烷,提出其体积活度测量方法,用催化氧化燃烧炉将其转化为氚化水,用二级串联鼓泡器收集氚化水,并用液体闪烁计数器测定活度,从而确定气体参考源氚化甲烷体积活度,并进行了不确定度分析测定实验室已有氚化甲烷的体积活度为17.4 MBq/m3,不确定度为6.4％(k=2),符合GBT 3015...