除氚技术的研究进展及其除氚器的应用

随着核能的开发与核聚变堆研究的进展,大规模除氚技术的深入研究已使得一般核设施内含氚空气的净化问题变得相对容易解决。对一般氚实验室及手套箱排放空气中的氚甚至用一些小型装置即可处理,而与此相类似的装置目前作为气体净化工业的产品在民用工业的许多领域已得到了广泛的应用。应当看到,目前我国某些氚处理厂及实验室向     

退役氚污染不锈钢管道除氚技术研究

针对退役氚污染不锈钢管道材质中氚的存在状况,对残留在管道壁中氚的去除技术进行了研究,在此基础上研制了一套退役氚污染不锈钢管道除氚实验装置,对其除氚性能进行了验证。结果表明,研制的不锈钢管道除氚实验装置对氚污染大于10⁶Bq/kg的不锈钢中氚的去污因子大于10³。     

空气除氚系统中氚氧化催化剂的研究进展

在大型氚设施中空气除氚系统必不可少,通过气-水转换除去气态氚是目前应用最广泛也是最有效的工艺,过程中氧化催化剂至关重要。总结了气态氚的催化氧化研究进展、催化剂的催化性能及影响催化性能的主要因素。贵金属Pt和Pd在室温下对氚的转化效率接近100%,因而被广泛用于氚的催化氧化。通过负载分散载体、添加催化助剂、使用规整结构催化剂、设计新型的催化反应器能够进一步提高催化剂性能。以蜂窝状催化剂为研究热点的规整结构催化剂以其高比表面积和低压力降而显示出良好的催化性能,将它用于氚的催化氧化,是该领域的一个研究方向。氢、氘、氚在氧化过程中的同位素效应会影响除氚效率,需进行深入研究。     

带自动控制功能的除氚系统

针对氚工艺尾气处理的需求和源项实际情况,根据化工原理和氚特性设计含自动控制功能除氚系统的主要部件、自动控制功能和初步性能测试,得出催化反应器、氚水吸附床等部件的结构尺寸,催化剂、干燥吸附剂的装填量等参数及控制软件界面;通过除氘和除氚实验初步测试了除氚系统的处理性能。结果表明,在循环处理模式下,1m3密闭容器中氘体积比6.0×10–4–2.8×10–2范围内时,35min内氘气浓度降低两个量级;5次对30L密闭容器内不同浓度的含氚气体处理,60min内对氚的去除效率均达到95%以上。     

强流中子发生器除氚净化装置的研制

本文在研究、确定除氚工艺参数的基础上,研制成强流中子发生器除氚净化装置。该装置采用两级串接方式,在200℃温度下净化因子不低于10~4。     

贮氢材料在氚技术中的应用

简要介绍了在氚技术中应用贮氢材料的意义和在氚技术中应用的贮氢材料的研究现状、典型贮氢材料的特性、贮氢材料用于氚技术的优点，及贮氢材料在工业规模的氚处理技术中的应用情况。     

氢—水液相催化交换法脱氚

对疏水催化剂的设计与制备方法及氢－水液相交换反应过程进行了讨论,并概要评述了以常温氢－水催化交换法进行重水脱氚的液相催化交换（LPCE）及其联合电解的催化交换（CECE）工艺流程。     

可移动式除氚器的现场应用试验

在现场闭路循环工作模式下，采用中国辐射防护研究院研制的小型可移动式除氚器对微量(（0.5~1）×10^-6)气态氚进行脱氚试验。试验结果表明：催化床在450℃工作温度下，空气闭路循环流量为3.8m³/h时，除氚器可在114min内将1m³密封不锈钢罐空气中的氚浓度由4.62×10⁶Bq/L降至4.62×10³Bq/L。同时，论证了除氚器在现场使用的适应性与安全性，并对其研制和现场性能试验中发现的技术问题进行了论述。     

基于氢研究核石墨中氚的去除

世界现阶段有大量的退役核石墨需要处理,~3H和~(14)C为其中含量最多、需重点去污核素。对于~(14)C来说,低温(不高于700°C)低氧环境下的热处理能比较有选择性地去除核石墨中的~(14)C。基于氚是氢的同位素、与氢具有相同的物理化学特性,本研究通过对三种不同产地的核石墨中氢在350oC的吸附以及400~700oC的解吸行为,探究核石墨中氚的去污工艺。实验发现:三种核石墨的氢吸附量不同,解吸规律大致相同,解吸量随时间的变化上有差异。国产核石墨NG-CT-10、日本核石墨IG-110以及德国核石墨NBG-18的氢总吸附量分别为6.7×10-3 mL·g-1、9.30×10~(-3) mL·g~(-1)以及9.12×10~(-30 mL·g~(-1),其中化学吸附量分别为3.2×10~(-3) mL·g~(-1)、3.0×10~(-3) mL·g~(-1)和0.92×10~(-3) mL·g~(-1)。石墨对氢吸附量上的差异可能来源于三种核石墨的不同制备工艺和物理性质上的一些差异,这些差异主要来自于平均孔径、比表面积、成型工艺以及焦粒粒径上的区别;NG-CT-10有效吸附量所占比最高,表明NG-CT-10有较大量的氚吸附量。400~700oC的核石墨氢解吸实验表明:三种石墨中的氢主要是从700oC开始有效解吸,但各自相对于总吸附量的解吸量有明显区别,NG-CT-10、IG-110和NBG-18在700°C时的解吸量分别为7%、13.5%和70%。由此可得,NBG-18中的氚最易被解吸出来。根据氢在石墨中的吸附模型,700oC解吸出来的氢应该位于石墨晶粒边缘。为了解吸剩余氚,同时不影响~(14)C的有效去除,不提高热处理温度,可能需要改变解吸时的载气组分。     

氢-苯乙烯体系中氢-氚同位素交换反应的热力学研究

采用6-311G全电子基函数和B3p86方法对聚苯乙烯-二乙烯基苯(polystyrene-divinylbenzene,SDB)单体之一的苯乙烯分子结构进行优化计算.根据热力学原理,计算得到SDB官能团分子氢氚取代反应在不同温度下的标准生成自由能函变、反应平衡常数及氚气和氢气的反应平衡压力比.结果表明,温度的升高不利于氢氚取代反应T2(g) SDB(H2)(s)→H2(g) SDB(T2)(s)正向进行,这与Pt/SDB疏水催化剂在氢-水同位素交换的催化反应实验过程中的氢氚取代研究结论一致.     

整体式除氚催化剂的制备及催化氧化性能

针对大型核设施产生的大流量废气的处理,发展低气阻的整体式催化剂尤为必要。本工作在整体式堇青石载体上生长分子筛涂层,以离子交换法负载活性组分Pt,获得的整体式催化剂具有高的金属分散度,达到了60%。使用该催化剂,在15℃、体积空速为10 000～40 000 h^-1、1.0%(体积分数)H₂的条件下实现大于99.9%的H₂转化率;在25℃、体积空速为50 000 h^-1、1.0%H₂的条件下实现H₂的完全转化。在更低的H₂浓度下(0.1%H₂和0.5%H₂),该催化剂在湿条件下的H₂转化率低于干条件下的H₂转化率,表明水蒸气会抑制室温催化活性。由于分子筛涂层较Al₂O₃涂层具有更低的吸水性,整体式Pt/sil-cord催化剂在湿条件下具有比Pt/Al₂O₃高得多的...     

基于LPCE+CD的重水除氚和升级工艺

提出了基于LPCE+CD工艺的重水除氚和升级工艺概念设计,建立了理论模型,在MATLAB平台下编制了计算程序,对整个系统的分离行为进行研究。气液摩尔比为3时,LPCE可以将重水中98.38%的T和98.35%的H转移到气相,气液摩尔比对LPCE过程有显著影响,增大气液摩尔比会显著降低顶端气体中HD和DT浓度。第1根精馏柱再沸器中DT浓缩效应显著,24 h后约为进料含氚重水的30倍。在第2根精馏柱冷凝器中,HD为主要组分,仍然含有10-11水平的DT。低温精馏系统对气体除氚率和除氢率分别为99.30%和97.75%。通过合理的系统设计,可以保持前后两级的一致性,使LPCE+CD成为非常高效的重水除氚和升级工艺。     

含氚重水脱氚方法

CANDU6核电站慢化剂重水中的氚浓度随反应堆运行而增加,含氚重水以气态或者液态向反应堆厂房及环境中泄漏,将造成运行人员辐射剂量及环境污染。如何有效将慢化剂重水中的氚脱除受到国际上广泛的关注。本文调研国内外重水脱氚技术,对各种现有脱氚技术进行了系统的比较与分析,总结了各工艺的优缺点及经济性。     

氚老化对钯钇合金膜氢渗透性能的影响

在聚变堆燃料循环系统中,钯合金膜将被用于氢同位素与杂质气体间的渗透分离以及含氚杂质中氚的催化回收。长期连续的氚操作将使合金膜体内因氚衰变而累积3He,产生氚老化效应。本工作研究了贮氚老化对Pd8.5Y0.19Ru（原子百分数）合金膜的氕、氘渗透性能的影响。研究结果表明：对于膜内体氦浓度He/M为0.042的氚老化膜,在573～723K温度范围内,氕、氘渗透率被严重降低,膜的氕氘渗透分离系数则有所提高。     

Ti改性ZrCo贮氚合金的抗氢致歧化机制研究

采用电弧熔炼的方法制备Ti掺杂改性的ZrCo贮氚合金,采用X射线衍射(XRD)表征所制备合金及其氢化物的相结构,通过精修方法获得晶格常数,采用恒容等温法测试改性合金的歧化动力学,并采用DSC研究所制备不同含量Ti改性ZrCo合金的氢化物及其歧化产物的近平衡放氢过程。结果表明:Ti掺杂造成ZrCo合金的晶格常数缩减,提升第一步放氢温度,大幅改善抗氢致歧化性能,推测通过Ti掺杂可改变ZrCo合金的可供氢原子占据间隙位尺寸影响间隙位的稳定性,从而影响歧化性能。     

金属催化剂催化川芎嗪氢-氚同位素交换反应动力学的研究

一、引言 川芎嗪是从中药川芎内提取、分离得到的一种生物碱,它具有溶血活性和明显的强心作用,已引起国内外的重视。我们以川芎嗪为底物,用氚气作氚化试剂,钯、铂和三氯化铑为催化剂,在相同条件下,进行了催化氢-氚同位素交换反应,制备了不同比度的~3H-川芎嗪。实验表明,上述催化剂均有很高的催化活性,其催化顺序为:Pd相似文献   

基于双塔式氢氦/氚氦混合气的快速分离技术

氢氦/氚氦混合气快速高效地分离与回收是产氚工艺的关键技术之一。利用液氮温度下吸附剂对氢同位素与氦吸附能力的差异,搭建了双塔式固定床低温吸附-解吸分离氢氦/氚氦的实验装置,通过该实验装置开展了不同组成的氢氦、氚氦混合气的分离实验。实验结果表明:采用双塔式固定床低温吸附-解吸法可以实现不同组成的氢氦、氚氦混合气的快速分离,分离后氦中氢的体积分数低于1.2×10-5,氦的纯度可达到99.998 8%,吸附柱的脱氚率大于97%;双塔式固定床低温吸附-解吸法的解吸氢中含有较高浓度的氦,不适于回收氢;在氚氦分离中采用固定床低温吸附柱是可行的,可作为钯膜分离器的辅助单元。