國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆、中國(guó)聚變工程試驗(yàn)堆以及核電站等項(xiàng)目對(duì)大規(guī)模氫同位素氣體中低水平氚的富集分離提出了強(qiáng)烈的需求。低溫色譜分離技術(shù)因其低柱容量以及低建造成本的優(yōu)勢(shì),應(yīng)用于大規(guī)模氫同位素富集分離極具發(fā)展?jié)摿?因此本文對(duì)低溫色譜分離技術(shù)相關(guān)的材料和工藝進(jìn)行了研究。通過5A分子篩和13X分子篩的性能比較,選定了 5A分子篩作為低溫色譜的分離材料。利用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的純氕和純氘吸附等溫線,基于微孔填充模型,計(jì)算得到了其他氫同位素單組份的吸附等溫線�；诶硐肴芤耗Ｐ�,計(jì)算得到了氫同位素混合氣體的分離因子。根據(jù)分離因子隨溫度、壓力、組分的變化規(guī)律,研究了氫同位素在5A分子篩表面吸附的熱力學(xué)同位素效應(yīng)。結(jié)果表明,對(duì)于組成范圍1%～99%的二元?dú)渫凰鼗旌蠚怏w,在77 K～157 K,10 Pa～0.2 MPa條件下,5A分子篩均優(yōu)先吸附重核氫同位素,分離因子介于5.80～1.04之間;氫同位素組元之間的質(zhì)量差異越大,同位素效應(yīng)越明顯;分離因子隨溫度升高呈指數(shù)下降;10 kPa以下,氣相組成和總壓對(duì)分離因子無(wú)顯著影響;氣相總壓在10kPa～100 kPa范圍內(nèi),氣相總壓升高或同位素含量增加,分離因子顯著降低。... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：123 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２中國(guó)規(guī)劃的核電站分布圖??反應(yīng)堆運(yùn)行過程的氚，主要是通過燃料的裂變反應(yīng)及Ｂ、Ｌｉ、Ｄ和Ｂｅ的中子活化反??［９］

?５Ａ分子篩置換色譜富集分離氫同位素研究???的ＤＥＭＯ、ＣＦＥＴＲ堆中，氫同位素總量預(yù)計(jì)達(dá)到公斤級(jí)（其中，容器中約４５０?ｇ，燃料??循環(huán)系統(tǒng)中約８３３ｇ，用于長(zhǎng)期存貯約９００ｇ，廢物處理系統(tǒng)中約２５０?ｇ）。??此外，在國(guó)家大力防治大氣污染、發(fā)展非化石能源的背景下，裂變發(fā)電在未來(lái)一段??時(shí)間內(nèi)仍然是獲取能源的一個(gè)重要方式，眾多的核電站項(xiàng)目（見圖１．５）己經(jīng)列入國(guó)家規(guī)劃??［６］。在眾多擬建或在建得到核電站項(xiàng)目中，從圖１．５可以看出，核電站選址向內(nèi)陸延伸是??一個(gè)顯著特征。發(fā)展內(nèi)陸核電站應(yīng)當(dāng)考慮大量低濃度含氣廢液的排放對(duì)環(huán)境的影響以及??對(duì)飲用水的污染問題ｍ。我國(guó)《核動(dòng)力廠環(huán)境輻射防護(hù)規(guī)定》規(guī)定了內(nèi)陸核電站排放口??一千米處受納水體中總（３放射性不超過１?Ｂｑ／Ｌ的限制指標(biāo)，同時(shí)對(duì)氚的年總排放量提出??了?７．５Ｍ０ｌ３Ｂｑ／年的排放限值。在目前水資源短缺且環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格的形勢(shì)下，對(duì)??含氚廢液進(jìn)行處理的必要性逐漸增強(qiáng)［８］。??ｆ?＇?Ｉ?ｆａａａ沭斯ｆｉｔ電??Ｃｗ?ｂ，?＆??樣電站ｌａ?樂渴核電站?在備兩樓電站－期??Ｉｎ大販核電站ｆａ＊松滋核電《?＇??■一令，ｖ?站?核電站?＾示??ｉｎ捵花江核電２?ｌｏｏ潘山核電站?、?＆??６秦？田擁兩Ｓｆｉ－期??ｉｎ?三職％？?”，?＞＊?ｂａ?ｆａａ?ｋｉ??Ｉ?＼?ｌ?龍》味電站?３用《電站?》山核電山孩電??％１：．邊ｉｖ?Ｉｎｉｓｍｓａ?－ｏｊ艦《ａ??ｆｃａ；８？ｆｆ核電玷電Ｋ?ｆｅｌ核電ｉ￡?期?ＩＳｌ核電玷??ｋａ?ｆ?ｂａ?＞?＊?．?．?．?，?．??ｆｃ；？核電站期《據(jù)電Ｂｉ雜

?５Ａ分子篩置換色譜富集分離氫同位素研究???和水降氚技術(shù)。該領(lǐng)域中采用的氫同位素分離技術(shù)主要為低溫精餾和大型置換色譜，而??水降氚技術(shù)主要為催化交換聯(lián)合電解技術(shù)。同位素分離技術(shù)與水降氚技術(shù)的聯(lián)合使用，??實(shí)現(xiàn)水中氚的連續(xù)富集回收，原理如圖１．５所示ｎｓ］Ｄ由圖可知，氫同位素氣體進(jìn)入液相??催化交換柱（ＬＰＣＥ）與水中的氚進(jìn)行交換，氣體中的氚得到了進(jìn)一步貧化，而水中富集的??氚電解后以氣體的形式進(jìn)入低溫精餾進(jìn)行氚的富集回收。??Ｓｔ＊ｃ？ｓｌ?Ｈ，????Ｉ?ＨＤ???????——＾?ＩＴ?＾??■??Ｉ?Ｉ??８?＿?Ｉ??ｇ?Ｉ??????－＞?＊—￣?ｉ??■?Ｐｃｒｍｃａｌｕｒ??—＂—圓?Ｇ?＼ｒ＼?ｉｓ，ａｃｋ?■??ｌ｜?〇；?＾??Ｗ？，ｃ，?］?＿?，Ｍ，ｒｉｒ，ｒｉ，＇ｉ〇＂??｜＞ｎｒｉｒ丨（ａｌｉｏｎ?１??Ｓｍ＾ｒ?階??——Ｉ?—?＋ｉ－…??????＿??ＭＭ－Ｉｒｏｌｊｓｒｒ?１??｜??１１２０??圖１．５水去氣化系統(tǒng)原理７Ｋ意圖??可見，大規(guī)模涉氚設(shè)施和項(xiàng)目均需要大規(guī)模的氫同位素富集分離技術(shù)。就大規(guī)模氫??同位素的分離技術(shù)而言，因低溫精餾具有技術(shù)成熟、分離能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，國(guó)際上普遍指??定低溫精餾作為ＩＴＥＲ、ＤＥＭＯ中首選的大規(guī)模氫同位素分離技術(shù)。然而，低溫精餾技術(shù)??也存在自身的不足，如建設(shè)成本高，氣存留量大，運(yùn)行成本高，安全風(fēng)險(xiǎn)大等［５］。因此，??替代技術(shù)或輔助技術(shù)的研發(fā)一直是大規(guī)模氫同位素分離領(lǐng)域的一個(gè)研究方向。??為研發(fā)大規(guī)模氫同位素分離的替代技術(shù)或輔助技術(shù)，有必要對(duì)各種氫同位素分離技??術(shù)進(jìn)行綜合評(píng)估，在此基礎(chǔ)

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3111456