基于氢同位素研究钯银合金分离熔盐堆中的氚
发布时间：2022-01-24 01:37
熔盐堆在运行过程中会产生大量放射性核素氚（T）,其氚产额高于相同功率下的压水堆。产生的氚首先会溶解于熔盐中,以氟化氚（TF）、氚离子（T+）或者溶解的气态氚（HT,T2）的形式存在。随着熔盐的流动,氚会进入熔盐堆的各个部分,其中有较大一部分氚从熔盐表面脱离进入覆盖气,然后进入尾气处理系统。还有一部分氚从反应堆容器、管道或者热交换器管道渗透出去,进入环境。作为一种有害的放射性核素,氚会影响熔盐堆的安全运行,如生成的TF会腐蚀管道,影响管道的使用寿命。HT/T2会通过管道渗透进入环境,然后在环境中转化成氚化水（HTO/T2O）。HTO极易通过皮肤吸收进入人体内并产生内照射,造成的放射性危害比气态氚高25000倍。因此,为了保证熔盐管道的使用寿命、减少氚的渗透、减轻氚对人类和环境造成的危害,需要对熔盐堆产生的氚进行去除。核电站在去除含氚废气时一般采用氧化法,将其氧化成氚化水（HTO/T2O/DTO）,然后再进行吸附收集。这种处理方法导致全世界范围内产生了大量的含氚废水,而且对含氚废水...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
MSR-FUJI堆示意图[5]
第1章绪论3研究所为依托单位，联合中国科学院内其他研究机构和核工业单位开展熔盐堆项目的设计及研究，希望通过20年左右的时间，完成钍基熔盐堆的研发并实现推广。熔盐堆通过燃料盐发生核反应维持运行，其主要成分及组成为LiF-BeF2-ThF4-UF4(71.7-16.0-12.0-0.3mol%)[7]。另一方面，燃料盐作为冷却剂还起到传热介质的作用。其中的Th和U与中子发生裂变反应后释放出热量，然后通过主回路的热交换器与二回路的冷却盐发生热交换，使冷却盐温度上升，实现热传递。冷却盐再将热量传递至蒸气发生器，产生蒸气，从而实现热能转换。图1.2熔盐堆示意图[6]Figure1.2TheschematicdiagramofMoltenSaltReactor1.2熔盐堆中的氚1.2.1氚的基本性质氚（13，T），又称为超重氢，是氢的一种放射性同位素，由一个质子和两个中子组成。1934年3月，卢瑟福在卡文迪什实验室（Cavendish）用氘核轰击氘靶的方法首次发现了氚，由此提出了生成氚的两类核反应，并根据反应能计算了氚的质量。氚与氢、氘的化学性质相同，这是因为元素的化学性质主要由最外层电子的结构决定。由于有未满的电子壳层，氢同位素几乎能与所有的元素发生反
基于氢同位素研究钯银合金分离熔盐堆中的氚6分子。整个渗透扩散过程如图1.3所示：图1.3H2在金属中的渗透过程Figure1.3ThepermeationprocessofH2throughmetalH2分子在金属表面的吸附首先是物理吸附。在被金属表面激活的条件下，H2会离解成氢原子，然后发生化学吸附，成为与金属表面原子共价结合的H原子。为了使H2离解发生化学吸附，H2分子需要从外界获取一定的激活能Ea，当激活能大于离解能时，化学吸附就能发生。发生化学吸附的氢原子通过溶解进入金属晶格中，然后在金属晶格中扩散。氢在材料中的浓度与压力相关，遵循Sievert定律，即：nC=Sp（1.4）式中：C是氢在金属中的浓度，S为溶解度；p为压力；n为压力指数，在金属中n一般取0.5。溶解度S与温度的关系可以用Arrhenius公式表示，即：0expSESSRT=（1.5）式中：S0为溶解度常数；Es是溶解热；R是气体常数，T是温度。氢原子进入金属后，在金属内部的扩散一般是以间隙机制的形式进行体扩散，即从一个间隙位跳到另一个间隙位。当金属内部存在缺陷时，如位错或者晶界时，氢原子也会沿位错或晶界扩散。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钯合金钎料的研究进展[J]. 贾志华,王轶,李银娥,姜婷,郑晶. 贵金属. 2018(S1)
[2]扫描电子显微镜成像模式在金属材料研究中的选用[J]. 杨显,胡建军,郭宁,何川,张雨晴,王静. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(07)
[3]核电站氚的排放量及浓度限值比较分析[J]. 乔亚华,王亮,叶远虑,刘福东. 核科学与工程. 2017(03)
[4]计算流体力学在膜过程传质优化中的研究进展[J]. 何欣平,王涛,李祥,李继定. 化工进展. 2017(06)
[5]钯膜制备及渗氢性能研究[J]. 钟博扬,李芳芳,陈长安,罗文华. 材料导报. 2016(19)
[6]钍基熔盐堆核能系统[J]. 蔡翔舟,戴志敏,徐洪杰. 物理. 2016(09)
[7]钯膜分离氢氦过程中浓差极化现象[J]. 侯京伟,彭述明,胡胜,熊亮萍,龚宇. 强激光与粒子束. 2015(01)
[8]钯合金与不锈钢的氩气保护感应钎焊工艺研究[J]. 贾志华,王轶,马光,李银蛾,郑晶. 贵金属. 2014(S1)
[9]316L不锈钢基体氧化铝涂层的氢渗透性能[J]. 李帅,何迪,刘晓鹏,张超,王树茂,于庆河,邱昊辰,蒋利军. 无机材料学报. 2013(07)
[10]钯合金毛细管与不锈钢接头的真空钎焊[J]. 李银娥,姜婷,马光,孙晓亮,操齐高. 热加工工艺. 2011(21)
博士论文
[1]高温熔盐腐蚀的异质效应和离子价态研究[D]. 艾华.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2019
硕士论文
[1]材质元素对不锈钢制品中重金属析出量影响的研究[D]. 涂建.中国计量大学 2016
本文编号：3605573
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：114 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
MSR-FUJI堆示意图[5]
第1章绪论3研究所为依托单位，联合中国科学院内其他研究机构和核工业单位开展熔盐堆项目的设计及研究，希望通过20年左右的时间，完成钍基熔盐堆的研发并实现推广。熔盐堆通过燃料盐发生核反应维持运行，其主要成分及组成为LiF-BeF2-ThF4-UF4(71.7-16.0-12.0-0.3mol%)[7]。另一方面，燃料盐作为冷却剂还起到传热介质的作用。其中的Th和U与中子发生裂变反应后释放出热量，然后通过主回路的热交换器与二回路的冷却盐发生热交换，使冷却盐温度上升，实现热传递。冷却盐再将热量传递至蒸气发生器，产生蒸气，从而实现热能转换。图1.2熔盐堆示意图[6]Figure1.2TheschematicdiagramofMoltenSaltReactor1.2熔盐堆中的氚1.2.1氚的基本性质氚（13，T），又称为超重氢，是氢的一种放射性同位素，由一个质子和两个中子组成。1934年3月，卢瑟福在卡文迪什实验室（Cavendish）用氘核轰击氘靶的方法首次发现了氚，由此提出了生成氚的两类核反应，并根据反应能计算了氚的质量。氚与氢、氘的化学性质相同，这是因为元素的化学性质主要由最外层电子的结构决定。由于有未满的电子壳层，氢同位素几乎能与所有的元素发生反
基于氢同位素研究钯银合金分离熔盐堆中的氚6分子。整个渗透扩散过程如图1.3所示：图1.3H2在金属中的渗透过程Figure1.3ThepermeationprocessofH2throughmetalH2分子在金属表面的吸附首先是物理吸附。在被金属表面激活的条件下，H2会离解成氢原子，然后发生化学吸附，成为与金属表面原子共价结合的H原子。为了使H2离解发生化学吸附，H2分子需要从外界获取一定的激活能Ea，当激活能大于离解能时，化学吸附就能发生。发生化学吸附的氢原子通过溶解进入金属晶格中，然后在金属晶格中扩散。氢在材料中的浓度与压力相关，遵循Sievert定律，即：nC=Sp（1.4）式中：C是氢在金属中的浓度，S为溶解度；p为压力；n为压力指数，在金属中n一般取0.5。溶解度S与温度的关系可以用Arrhenius公式表示，即：0expSESSRT=（1.5）式中：S0为溶解度常数；Es是溶解热；R是气体常数，T是温度。氢原子进入金属后，在金属内部的扩散一般是以间隙机制的形式进行体扩散，即从一个间隙位跳到另一个间隙位。当金属内部存在缺陷时，如位错或者晶界时，氢原子也会沿位错或晶界扩散。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钯合金钎料的研究进展[J]. 贾志华,王轶,李银娥,姜婷,郑晶. 贵金属. 2018(S1)
[2]扫描电子显微镜成像模式在金属材料研究中的选用[J]. 杨显,胡建军,郭宁,何川,张雨晴,王静. 重庆理工大学学报(自然科学). 2018(07)
[3]核电站氚的排放量及浓度限值比较分析[J]. 乔亚华,王亮,叶远虑,刘福东. 核科学与工程. 2017(03)
[4]计算流体力学在膜过程传质优化中的研究进展[J]. 何欣平,王涛,李祥,李继定. 化工进展. 2017(06)
[5]钯膜制备及渗氢性能研究[J]. 钟博扬,李芳芳,陈长安,罗文华. 材料导报. 2016(19)
[6]钍基熔盐堆核能系统[J]. 蔡翔舟,戴志敏,徐洪杰. 物理. 2016(09)
[7]钯膜分离氢氦过程中浓差极化现象[J]. 侯京伟,彭述明,胡胜,熊亮萍,龚宇. 强激光与粒子束. 2015(01)
[8]钯合金与不锈钢的氩气保护感应钎焊工艺研究[J]. 贾志华,王轶,马光,李银蛾,郑晶. 贵金属. 2014(S1)
[9]316L不锈钢基体氧化铝涂层的氢渗透性能[J]. 李帅,何迪,刘晓鹏,张超,王树茂,于庆河,邱昊辰,蒋利军. 无机材料学报. 2013(07)
[10]钯合金毛细管与不锈钢接头的真空钎焊[J]. 李银娥,姜婷,马光,孙晓亮,操齐高. 热加工工艺. 2011(21)
博士论文
[1]高温熔盐腐蚀的异质效应和离子价态研究[D]. 艾华.中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所) 2019
硕士论文
[1]材质元素对不锈钢制品中重金属析出量影响的研究[D]. 涂建.中国计量大学 2016
本文编号：3605573
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/gckjbs/3605573.html
