熔鹽堆在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生大量放射性核素氚（T）,其氚產(chǎn)額高于相同功率下的壓水堆。產(chǎn)生的氚首先會溶解于熔鹽中,以氟化氚（TF）、氚離子（T⁺）或者溶解的氣態(tài)氚（HT,T₂）的形式存在。隨著熔鹽的流動,氚會進(jìn)入熔鹽堆的各個部分,其中有較大一部分氚從熔鹽表面脫離進(jìn)入覆蓋氣,然后進(jìn)入尾氣處理系統(tǒng)。還有一部分氚從反應(yīng)堆容器、管道或者熱交換器管道滲透出去,進(jìn)入環(huán)境。作為一種有害的放射性核素,氚會影響熔鹽堆的安全運(yùn)行,如生成的TF會腐蝕管道,影響管道的使用壽命。HT/T₂會通過管道滲透進(jìn)入環(huán)境,然后在環(huán)境中轉(zhuǎn)化成氚化水（HTO/T₂O）。HTO極易通過皮膚吸收進(jìn)入人體內(nèi)并產(chǎn)生內(nèi)照射,造成的放射性危害比氣態(tài)氚高25000倍。因此,為了保證熔鹽管道的使用壽命、減少氚的滲透、減輕氚對人類和環(huán)境造成的危害,需要對熔鹽堆產(chǎn)生的氚進(jìn)行去除。核電站在去除含氚廢氣時一般采用氧化法,將其氧化成氚化水（HTO/T₂O/DTO）,然后再進(jìn)行吸附收集。這種處理方法導(dǎo)致全世界范圍內(nèi)產(chǎn)生了大量的含氚廢水,而且對含氚廢水... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

MSR-FUJI堆示意圖[5]

第1章緒論3研究所為依托單位，聯(lián)合中國科學(xué)院內(nèi)其他研究機(jī)構(gòu)和核工業(yè)單位開展熔鹽堆項目的設(shè)計及研究，希望通過20年左右的時間，完成釷基熔鹽堆的研發(fā)并實現(xiàn)推廣。熔鹽堆通過燃料鹽發(fā)生核反應(yīng)維持運(yùn)行，其主要成分及組成為LiF-BeF2-ThF4-UF4(71.7-16.0-12.0-0.3mol%)[7]。另一方面，燃料鹽作為冷卻劑還起到傳熱介質(zhì)的作用。其中的Th和U與中子發(fā)生裂變反應(yīng)后釋放出熱量，然后通過主回路的熱交換器與二回路的冷卻鹽發(fā)生熱交換，使冷卻鹽溫度上升，實現(xiàn)熱傳遞。冷卻鹽再將熱量傳遞至蒸氣發(fā)生器，產(chǎn)生蒸氣，從而實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換。圖1.2熔鹽堆示意圖[6]Figure1.2TheschematicdiagramofMoltenSaltReactor1.2熔鹽堆中的氚1.2.1氚的基本性質(zhì)氚（13，T），又稱為超重氫，是氫的一種放射性同位素，由一個質(zhì)子和兩個中子組成。1934年3月，盧瑟福在卡文迪什實驗室（Cavendish）用氘核轟擊氘靶的方法首次發(fā)現(xiàn)了氚，由此提出了生成氚的兩類核反應(yīng)，并根據(jù)反應(yīng)能計算了氚的質(zhì)量。氚與氫、氘的化學(xué)性質(zhì)相同，這是因為元素的化學(xué)性質(zhì)主要由最外層電子的結(jié)構(gòu)決定。由于有未滿的電子殼層，氫同位素幾乎能與所有的元素發(fā)生反

基于氫同位素研究鈀銀合金分離熔鹽堆中的氚6分子。整個滲透擴(kuò)散過程如圖1.3所示：圖1.3H2在金屬中的滲透過程Figure1.3ThepermeationprocessofH2throughmetalH2分子在金屬表面的吸附首先是物理吸附。在被金屬表面激活的條件下，H2會離解成氫原子，然后發(fā)生化學(xué)吸附，成為與金屬表面原子共價結(jié)合的H原子。為了使H2離解發(fā)生化學(xué)吸附，H2分子需要從外界獲取一定的激活能Ea，當(dāng)激活能大于離解能時，化學(xué)吸附就能發(fā)生。發(fā)生化學(xué)吸附的氫原子通過溶解進(jìn)入金屬晶格中，然后在金屬晶格中擴(kuò)散。氫在材料中的濃度與壓力相關(guān)，遵循Sievert定律，即：nC=Sp（1.4）式中：C是氫在金屬中的濃度，S為溶解度；p為壓力；n為壓力指數(shù)，在金屬中n一般取0.5。溶解度S與溫度的關(guān)系可以用Arrhenius公式表示，即：0expSESSRT=（1.5）式中：S0為溶解度常數(shù)；Es是溶解熱；R是氣體常數(shù)，T是溫度。氫原子進(jìn)入金屬后，在金屬內(nèi)部的擴(kuò)散一般是以間隙機(jī)制的形式進(jìn)行體擴(kuò)散，即從一個間隙位跳到另一個間隙位。當(dāng)金屬內(nèi)部存在缺陷時，如位錯或者晶界時，氫原子也會沿位錯或晶界擴(kuò)散。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3605573