联合电解催化交换分离氢同位素的模拟研究
发布时间：2022-05-08 11:21
核裂变反应会产生氢同位素,核聚变需要氢同位素作为燃料。且氢同位素在日常生活中和军工事业中有很广泛的应用。所以,氢同位素分离技术变得很重要。本文使用联合电解催化交换（CECE）的方法分离氢同位素,该方法分离系数大、系统装置可以在常温下运行。通过使用Matlab软件,对整个交换过程进行模拟计算,在模拟过程中,可以改变分离因子的大小,催化剂和填料传质系数的大小,温度的高低等条件,分析不同条件对整体同位素交换效果的影响。本文采用了气-汽-液三相传递的理论模型,使用了默弗里板效率、操作线和平衡线等加以细化,使得整个模拟计算结果更准确。对初始条件气相流量G=155.2mol/h;进料液量为F=0.7L/h;进料位置为NF=25;进料液液相中氘浓度为XFD=0.999;进料液液相中氚浓度为XFT=10-8Bq/mol;交换柱内径为96mm;催化层厚度为hcat=0.002m;填料层厚度为hscr=0.008m;运行温度为T=348K进行模拟计算50层。模拟结果与俄罗斯相...
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 研究背景
1.1.2 氢同位素基本性质
1.1.3 氢同位素的应用
1.2 氚水的产生及对周边环境的影响
1.2.1 氘氚在重水堆中的产生
1.2.2 氘氚在聚变堆中的产生
1.2.3 秦山核电基地排放氚的水平分析
1.3 氢-水同位素交换方法和模拟研究进展
1.3.1 氢-水同位素交换的三种方法
1.3.2 CECE过程模拟研究现状
1.4 本课题主要研究内容
第2章 LPCE柱数学模型的建立与参数的选取
2.1 CECE法分离氢同位素的工艺流程
2.2 LPCE柱内氢同位素三相间传递模型的建立
2.2.1 LPCE柱内三相交换理论模型
2.2.2 气-汽-液三相模拟输出程序逻辑
2.2.3 气-汽-液三相逐板计算法
2.2.4 使用MATLAB软件编写
2.3 LPCE柱内分离效果影响因素的分析及参数选取
2.3.1 催化剂表面气-汽相间传质系数的影响及计算方法
2.3.2 填料表面汽-液相间传质系数的影响及计算方法
2.3.3 填料的处理对交换效率的影响及填料的选取
2.3.4 催化剂与填料的装填方式对交换效率的影响
2.4 LPCE柱内温度的影响及分离因子的选取
2.5 本章小结
第3章 LPCE柱内氢同位素分离模拟结果分析
3.1 柱顶向柱底及柱底向柱顶计算结果及对比分析
3.2 对无进料情况的模拟结果及分析
3.3 分离因子对模拟结果的影响及分析
3.4 催化剂性能对模拟结果的影响及分析
3.5 填料性能对模拟结果的影响及分析
3.6 气相流率对模拟结果的影响及分析
3.7 本章小结
第4章 LPCE交换柱柱高模拟计算
4.1 模拟LPCE柱高程序逻辑图
4.2 气-汽-液三相逐板计算法
4.3 使用MATLAB软件编写与程序调试
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
符号说明
【参考文献】：
期刊论文
[1]新概念熔盐堆的固有安全性及相关关键问题研究[J]. 秋穗正,张大林,苏光辉,田文喜. 原子能科学技术. 2009(S1)
[2]环境氚测定方法概述[J]. 花威,文万信. 中国辐射卫生. 2008(02)
[3]低温精馏氢同位素分离全回流模式研究[J]. 夏修龙,王和义,罗阳明,任兴碧,傅中华,刘云怒,刘俊,古梅,谢波,翁葵平. 原子能科学技术. 2008(04)
[4]PTFE含量对Pt/C/PTFE疏水催化剂氢水液相催化交换性能的影响[J]. 胡胜,肖成建,朱祖良,罗顺忠,王和义,罗阳明,王昌斌. 原子能科学技术. 2007(05)
[5]不锈钢表面阻氚渗透涂层研究现状及进展[J]. 常华,陶杰,骆心怡,张平则,刘红兵. 机械工程材料. 2007(02)
[6]环境大气氚的测定技术研究[J]. 郭文胜,邹乐西,李洁,马晓,孙天河. 原子能科学技术. 2007(01)
[7]高分散度Pt-Ir疏水催化剂制备及氢-水液相交换催化性能研究[J]. 胡胜,朱祖良,罗顺忠,王和义,肖成建,罗阳明,王昌斌. 无机化学学报. 2007(01)
[8]水-氢同位素液相催化交换工艺研究[J]. 阮皓,胡石林,张丽,胡振中,窦勤成. 原子能科学技术. 2005(04)
[9]疏水载体和填料对氢-水液相催化交换床传质性能的影响[J]. 刘俊,罗阳明,傅中华,王昌斌,韩军,夏修龙. 原子能科学技术. 2004(05)
[10]φ6mm Pt-PTFE疏水催化剂的研制[J]. 但贵萍,杜阳,杨勇,邱永梅,陈大华,张东. 核化学与放射化学. 2004(03)
本文编号：3651564
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 研究背景
1.1.2 氢同位素基本性质
1.1.3 氢同位素的应用
1.2 氚水的产生及对周边环境的影响
1.2.1 氘氚在重水堆中的产生
1.2.2 氘氚在聚变堆中的产生
1.2.3 秦山核电基地排放氚的水平分析
1.3 氢-水同位素交换方法和模拟研究进展
1.3.1 氢-水同位素交换的三种方法
1.3.2 CECE过程模拟研究现状
1.4 本课题主要研究内容
第2章 LPCE柱数学模型的建立与参数的选取
2.1 CECE法分离氢同位素的工艺流程
2.2 LPCE柱内氢同位素三相间传递模型的建立
2.2.1 LPCE柱内三相交换理论模型
2.2.2 气-汽-液三相模拟输出程序逻辑
2.2.3 气-汽-液三相逐板计算法
2.2.4 使用MATLAB软件编写
2.3 LPCE柱内分离效果影响因素的分析及参数选取
2.3.1 催化剂表面气-汽相间传质系数的影响及计算方法
2.3.2 填料表面汽-液相间传质系数的影响及计算方法
2.3.3 填料的处理对交换效率的影响及填料的选取
2.3.4 催化剂与填料的装填方式对交换效率的影响
2.4 LPCE柱内温度的影响及分离因子的选取
2.5 本章小结
第3章 LPCE柱内氢同位素分离模拟结果分析
3.1 柱顶向柱底及柱底向柱顶计算结果及对比分析
3.2 对无进料情况的模拟结果及分析
3.3 分离因子对模拟结果的影响及分析
3.4 催化剂性能对模拟结果的影响及分析
3.5 填料性能对模拟结果的影响及分析
3.6 气相流率对模拟结果的影响及分析
3.7 本章小结
第4章 LPCE交换柱柱高模拟计算
4.1 模拟LPCE柱高程序逻辑图
4.2 气-汽-液三相逐板计算法
4.3 使用MATLAB软件编写与程序调试
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
符号说明
【参考文献】：
期刊论文
[1]新概念熔盐堆的固有安全性及相关关键问题研究[J]. 秋穗正,张大林,苏光辉,田文喜. 原子能科学技术. 2009(S1)
[2]环境氚测定方法概述[J]. 花威,文万信. 中国辐射卫生. 2008(02)
[3]低温精馏氢同位素分离全回流模式研究[J]. 夏修龙,王和义,罗阳明,任兴碧,傅中华,刘云怒,刘俊,古梅,谢波,翁葵平. 原子能科学技术. 2008(04)
[4]PTFE含量对Pt/C/PTFE疏水催化剂氢水液相催化交换性能的影响[J]. 胡胜,肖成建,朱祖良,罗顺忠,王和义,罗阳明,王昌斌. 原子能科学技术. 2007(05)
[5]不锈钢表面阻氚渗透涂层研究现状及进展[J]. 常华,陶杰,骆心怡,张平则,刘红兵. 机械工程材料. 2007(02)
[6]环境大气氚的测定技术研究[J]. 郭文胜,邹乐西,李洁,马晓,孙天河. 原子能科学技术. 2007(01)
[7]高分散度Pt-Ir疏水催化剂制备及氢-水液相交换催化性能研究[J]. 胡胜,朱祖良,罗顺忠,王和义,肖成建,罗阳明,王昌斌. 无机化学学报. 2007(01)
[8]水-氢同位素液相催化交换工艺研究[J]. 阮皓,胡石林,张丽,胡振中,窦勤成. 原子能科学技术. 2005(04)
[9]疏水载体和填料对氢-水液相催化交换床传质性能的影响[J]. 刘俊,罗阳明,傅中华,王昌斌,韩军,夏修龙. 原子能科学技术. 2004(05)
[10]φ6mm Pt-PTFE疏水催化剂的研制[J]. 但贵萍,杜阳,杨勇,邱永梅,陈大华,张东. 核化学与放射化学. 2004(03)
本文编号：3651564
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