高温气冷堆耦合碘硫循环制氢的经济性研究

经济性是核能制氢工艺关注的重要方面。本文运用HEEP软件对高温气冷堆耦合碘硫循环的核能制氢工艺进行了经济性分析,基于HEEP软件的特点与功能、计算原理分析了制氢厂能量供应方式、制氢效率等技术参数和运行时间、资本成本、贴现率、借款利率等时间和经济参数的影响。研究结果表明,采用核电厂为制氢厂热电联供与核电厂只供热而由外部电网供电相比经济性更好。通过优化碘硫循环制氢工艺的热交换网络,降低制氢工艺耗热量,可提高制氢效率,从而降低氢气的平准化成本。此外,延长核电厂运行时间、降低核电厂和制氢厂的资本成本、降低贴现率和借款利率有利于提高经济性。最后,比较了几种制氢工艺的经济性,在征收300$/t CO₂税的情况下,高温气冷堆耦合碘硫循环制氢的氢气平准化成本最低。综合来看,高温气冷堆耦合碘硫循环制氢是较清洁且具有经济前景的制氢工艺。     

硼-11质子辐射俘获反应的实验研究

在大爆炸原初核合成(Big Bang Nucleosynthesis,BBN)反应网络中,11B(p,γ)12C反应是合成12C核素的最主要反应之一,对该反应进行精确测量有重要意义。由于库仑势垒的作用,天体物理感兴趣的低能区11B(p,γ)12C反应截面极低,直接测量比较困难,一般可以采用谱因子方法进行间接测量。实验使用HI-13串列加速器Q3D磁谱仪和二维位置灵敏半导体探测器(Two-dimensional Position Sensitive Silicon Detector,2D-PSSD),测量了12C(11B,12C)11B弹性转移反应的角分布,并利用扭曲波波恩近似(Distorted wave Born approximation,DWBA)理论对实验角分布进行分析,得到了12C的质子谱因子,进而根据辐射俘获理论得到了11B(p,γ)12C直接辐射俘获反应的天体物理S(E)因子及反应率。     

液-固耦合对矩形水池池壁反应谱的影响

为了给水池中安放的与核安全有关的仪器设备提供抗震设计依据,针对与核安全有关的矩形水池,以无粘、无旋和不可压缩理想液体为研究对象,建立液-固耦合模型,研究池壁上反应谱的变化规律。研究表明考虑液-固耦合后,池壁反应谱在法向方向上有了比较显著的放大,离池壁相交处越远,这种放大作用越明显,有必要按水池壁的切向方向和法向方向给出反应谱;水池池壁相交部位反应谱放大不明显,应尽量将仪表设备安放于水池角点部位。      

摇摆对自然循环传热特性影响的实验研究

对摇摆情况下单相自然循环流动的传热特性进行了实验研究.试验结果表明,摇摆运动下,自然循环的换热能力得到了加强,摇摆的频率和振幅增加,换热系数也相应增加.针对摇摆运动下换热系数经验公式的适用性进行了分析,并通过实验数据的拟合得出了适用于摇摆运动下的自然循环换热经验关系式.     

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.     

多醚液-液萃取体系中各种因素对锂的热力学同位素效应的影响

利用经验式ε_P=(a-1)/[1+0.46(1-P)],处理含多醚液-液萃取体系的数据,考察该类体系中冠醚的内结构、冠醚的侧基、冠醚浓度、有机溶剂、锂盐阴离子、锂盐浓度等因素对锂的热力学同位素效应的影响。     

利用活性炭从氙气中分离碘的技术研究

利用吸附在活性炭上氙和碘解吸附温度的不同,建立了从氙气中分离碘的方法。以CF-1450椰壳活性炭为吸附材料,利用纯氙作载气,在200℃的温度下从氙气中提取碘,对氙的去污系数达到105,对碘的回收率接近100%。     

5 高氯酸体系中AHA与HNO2的反应动力学研究

在Purex流程中，一定量的HNO2进入1B槽不可避免。HNO2能快速氧化Pu（Ⅲ）到Pu（Ⅳ）。在U／Pu分离段，必须清除体系中的HNO2，以稳定Pu（Ⅲ）。羟胺类、醛类、羟基脲等与HN02的反应已有多篇文献报道。短链羟基肟酸作为一类新型无盐试剂，其性质以及在后处理中的应用研究已取得了一些成果，而乙异羟肟酸与HNO2的反应动力学方面的研究尚未见文献报道。     

加速器驱动先进核能系统的乏燃料循环再生研究北大核心CSCD

乏燃料后处理是核燃料循环的关键环节,制约核电的可持续发展。借助于加速器驱动先进核能系统(ADANES)提供的高通量、硬能谱的外源中子,其乏燃料后处理只需除去乏燃料中的挥发性裂变产物和影响次锕系元素嬗变的中子毒物,长寿命的次锕系元素Np、Am、Cm可与二氧化铀一起转化为新的燃料元件在加速器驱动燃烧器中燃烧、嬗变、增殖和产能。基于此,本课题组提出了加速器驱动的乏燃料后处理及再生制备的技术路线,包括高温氧化粉化与挥发、选择性溶解分离和燃料再生制备。本文主要介绍了近几年本课题组在这三方面所取得的一些成就,希望能为加速器驱动先进核能系统的乏燃料后处理提供基础数据。     

氢-水同位素交换分离因子理论计算

采用量子化学从头计算法计算得到氢水同位素交换体系HDg／H2O1和DTg／D2O1在O．1MPa、283．2～373．2K下的气相反应平衡常数，并根据相应同位素水的饱和蒸气压求得气液交换过程的分离因子，得出了两种氢水同位素交换体系总反应分离因子。     

光化学法锂同位素分离中化学反应速率常数测量

氢气与锂蒸气的化学反应速率常数是激光化学法锂同位素分离过程的一个重要参数。本文以可调谐半导体激光器为工具,通过监测锂原子蒸气对光的吸收测量原子蒸气密度的相对变化,建立了一种测量该速率常数的方法。在光化学锂同位素分离的典型条件下测得化学反应速率常数为9.0×10^-22 m³/s。该数值对于未来锂同位素分离装置中激光照射时间和氢气密度等参数的选择具有重要指导意义。     

中国实验快堆核反应率分布测量试验研究

核反应率相对分布是中国实验快堆(CEFR)的重要参数,也是获取运行许可证的必要试验数据之一。利用专用试验组件,在CEFR首炉堆芯内特定的径向或轴向位置装入同种材料的探测箔片,经辐照后测量各箔片的感生放射性活度,计算其单核反应率,经归一化计算后得到CEFR堆芯的反应率相对分布曲线,此分布曲线与理论计算值比较,结果符合较好。     

水-氢同位素液相催化交换反应过程

描述了水氢同位素液相催化交换反应的模型,并从动力学和反应过程的角度对模型进行了实验验证。验证结果表明:水氢同位素液相催化交换是一个较复杂的传质反应的串联过程,主要包括汽液相间转化和氢同位素催化交换两个反应。     

离心法分离锗同位素实验研究

采用气体离心法,以GeF4作为分离介质,通过国产离心机的单机实验成功分离了锗同位素,初步掌握了不同供料流量、分流比下GeF4离心分离的基本全分离系数,得到的基本全分离系数大于1.40,并且通过1-2-1级联实验及相关计算,对高丰度76GeF4产品的生产进行了模拟。实验证明,以GeF4为工作介质,采用国产离心机分离锗同位素可以获得高丰度的76GeF4产品。     

核天体物理反应率拟合方法研究

为进行大规模核天体网络运算,通常将核天体物理反应率拟合为与温度相关的数值表达式,以简化程序中的核物理输入量。通过分析国际上常用的几种核天体物理数据库,本工作得到了一种新的拟合方法,其对反应率的拟合精度较目前国际上通用的REACLIB和NACRE数据库的拟合方法的有明显改善。该拟合方法适用于直接反应和窄共振、宽共振、阈下共振和多谐共振反应,方便建立核天体物理反应率数据库。     

离心分离大质量数差混合物的实验研究方法

为探究混合物离心分离性能,提出了使用易于分离的气体介质进行实验研究的方法,选取全氟甲基环己烷（C₇F₁₄）/六氟化硫（SF₆）、C₇F₁₄/氙气（Xe）、一氟三氯甲烷（CCl₃F）/乙烯（C₂H₄）气体混合物作为离心分离介质,开展了分离实验。利用分馏装置分别得到了精、贫料中的各组分气体含量,结合质谱分析结果,得到了各组分气体的基本全分离系数与混合物的全净化系数。结果表明：此方法可方便分离轻重气体混合物,针对二元混合物离心分离,能给出全净化系数和各自组分的基本全分离系数,可用于混合物离心分离性能的实验研究。     

多柱互联低温精馏分离H2/HD过程理论研究

在氢同位素分离中,通常采用多柱级联工艺实现微量氘或氚的浓集。文章提出了三柱级联分离H₂/HD的设计工艺和操作模式,获得了3根精馏柱的分离行为。在合适的操作模式下,三柱级联将HD浓缩了20×10×10倍,表明采用多柱级联可非常有效地浓缩微量组分。进一步研究了压力和回流比等因素对分离性能的影响。压力从0.06MPa增加到0.15MPa,脱氘率从99.79%降到99.44%。回流比从3增长到5,脱氘率从99.67%升到99.81%。     

气体扩散法分离二氧化碳实验研究

随着碳13呼气检测实验的推广和普及,碳13同位素产品的市场需求呈上升趋势.为探索碳13同位素的工业化分离方法,开展以二氧化碳为介质分离碳同位素的气体扩散分离实验研究.根据二氧化碳的平均自由程,使用平均孔径55～65 nm的有机高分子多孔膜作为分离膜,并开发了单级分离装置.通过单级扩散分离实验,探究分离膜层数和膜前压强对...     

化学交换反应法分离硼同位素的数学模型

采用化学交换反应法,针对三氟化硼-苯甲醚分离体系,研究了硼同位素分离生产过程的特点,建立了交换精馏塔的稳态数学模型,并利用Matlab程序进行模型求解,得到了不同分离要求和操作条件对交换精馏塔理论塔板数的影响.当增大所需同位素丰度或改变分离温度以及回流比时,都会使得理论塔板数增加或减少.该数学模型可以指导工艺设备的改进和优化,为下一步的放大和操作过程提供了理论依据.