氚是極其重要的戰(zhàn)略資源和未來聚變堆的燃料,然而,氚也是反應堆廢水中極難處理的放射性廢物,福島核事故中仍有100萬噸低濃度含氚廢水亟待處置。氫的三種同位素氕、氘、氚的分離是保證氚供給和含氚廢水處理的關(guān)鍵,如何設(shè)計與制備新型材料以提高氫同位素分離效率是當前面臨的挑戰(zhàn)之一。過往的分離技術(shù)具有能耗高、附屬設(shè)備多、分離系數(shù)低等缺點。最新的研究表明,低缺陷石墨烯具有亞原子選擇性,可高效分離水中的氫同位素;同時理論研究證實,微孔石墨烯亦可通過量子篩分效應實現(xiàn)對不同尺寸分子的篩分,在低溫下可高效分離氫同位素氣體。本論文將集中闡述新型低缺陷石墨烯與微孔石墨烯材料的制備方法,可分別適用于水中及氣體氫同位素分離。首先闡明了液相剝離法中無機鹽陰陽離子共插層機制,發(fā)展出一種無表面活性劑且無需超聲輔助的新型液相剝離方法,簡化了低缺陷石墨烯的制備流程,避免了殘留表面活性劑對后續(xù)石墨烯器件的影響;然后利用可以產(chǎn)生質(zhì)子束、氘束和中子的強流氘氚中子源科學裝置HINEG,以低缺陷單層石墨烯為輻照對象,通過研制的質(zhì)子輻照靶盤,得到了微孔石墨烯材料,研究了 mA級強流質(zhì)子束對石墨烯的損傷效應。所取得的主要研究結(jié)果總結(jié)如下:(1...

【文章頁數(shù)】：103 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１氘－氣（Ｄ－Ｔ）聚變反應示意圖??Ｆｉｇ?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?Ｄ－Ｔ?ｆｕｓｉｏｎ?ｒｅａｃｔｉｏｎ??

束縛其發(fā)展［１］。核聚變因其清潔和高安全性等優(yōu)勢，成為最終解決能源問題的有??效方式之一。在Ｄ－Ｄ、Ｄ－Ｔ、Ｄ－３Ｈｅ的聚變反應中，Ｄ－Ｔ的反應截面最大約為Ｄ－??Ｄ反應的１００倍（Ｄ－Ｔ聚變反應如圖１．１所示）。Ｄ－Ｔ聚變的反應方程式為：??？Ｄ?＋?｜Ｔ?＾?｜Ｈｅ（３．５Ｍ....

圖１．２氫同位素原子示意圖??

性廢物（主要是廢水）的積累，高效的氫同位素分離手段則是變廢為寶的關(guān)鍵。??不管是資源方面還是環(huán)境方面來說，氕、氘、氣分離的意義都十分重要［ｉｅ］。??由于同位素之間的電子構(gòu)型完全一致（圖１．２），化學性質(zhì)非常相似，所以其分離??不是一件容易的事［１１］。不過，氕、氘、氚的質(zhì)量數(shù)有....

圖１．３?ＩＴＥＲ中的低溫精餾系統(tǒng)［１６］??Ｆｉｇ．１．３?Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ｉｎ?ＩＴＥＲ??

而且分離過程中需要耗用大量的載氣導致運行費用高，從而限制了它??的應用。??置換色譜（圖１．４）分離的依據(jù)是金屬氫化物（主要是鈀或載鈀材料）的同??位素效應，即氫同位素在色譜柱的填充材料上發(fā)生化學吸附，而通常情況下，吸??附的組分需要在較高的溫度下才能脫附。此方法不需要載氣，具有....

圖１．５單層石墨烯二維結(jié)構(gòu)示意圖??．．－ｒｒａｅｎｅ??

?ｊ?（Ｎｏ．?１?ｃｏｌｕｍｎ）??Ｉ?ｆ?Ｕ?Ｌｉ??圖１．４熱置換色譜分離裝置示意圖??Ｆｉｇ．?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅｒｍａｌ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ?ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ?ｓｙｓｔｅｍ?ｆｏｒ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ??ｈ....

本文編號：3977981