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簡要闡述了有關(guān)氫同位素低溫吸附研究的基本理論和研究方法;綜述了聚變?nèi)剂涎h(huán)領(lǐng)域氫同位素低溫吸附研究的主要內(nèi)容;對(duì)氫同位素低溫吸附研究在聚變?nèi)剂涎h(huán)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向進(jìn)行了評(píng)述.采用靜電壓差法研究了活性炭(AC)、碳分子篩(601)和碳納米材料(CNF)三種不同性質(zhì)的碳基吸附劑在液氮溫度下吸附H<,2>和D<,2>的等溫線,對(duì)三種碳基吸附劑進(jìn)行了濃HNO<,3>表面改性研究,并通過考察改性前后吸附劑的性能變化,探討了用濃HNO<,3>表面改性技術(shù)提高碳基吸附劑對(duì)氫同位素的吸附性能的可行性;首次采用壓力實(shí)時(shí)測(cè)量法研究了AC和601吸附H<,2>、D<,2>的動(dòng)力學(xué)過程,準(zhǔn)確測(cè)量了兩者對(duì)H<,2>、D<,2>的吸附速率;對(duì)采用溶液中直接還原的方法在AC和601表面沉積鈀進(jìn)行了探索性研究,發(fā)現(xiàn)采用溶液法還原沉積于碳基吸附劑表面的鈀呈高分散納米狀態(tài),這種納米鈀粒子在較低的溫度下對(duì)氫同位素交換反應(yīng)具有很高的催化活性.采用穿透曲線法進(jìn)行了低溫吸附法分離回收大量氦氣流中低濃度氫同位素的實(shí)驗(yàn)研究.通過測(cè)定不同H<,2>濃度的H<,2>+He實(shí)驗(yàn)氣體(原料氣)流過吸附床的穿透曲線,研究了液氮溫度下AC和601對(duì)各種原料氣的處理能力和物料流量,試驗(yàn)了利用低溫吸附法從大量氦氣流中回收低濃度氫同位素的可行性.采用不同理論模型進(jìn)行了吸附等溫線和吸附動(dòng)力學(xué)的理論計(jì)算.分別用簡單Langmuir(一種吸際點(diǎn))模型和Langmuir二項(xiàng)式(兩類吸附點(diǎn))模型對(duì)AC、601和CNF吸附H<,2>和D<,2>的等溫線進(jìn)行理論計(jì)算結(jié)果表明,三種碳基吸附劑在液氮溫度下吸附H<,2>和D<,2>的等溫線遵從Langmuir二項(xiàng)式模型,得出了氫同位素在碳基吸附劑表面按活性點(diǎn)分類進(jìn)行定點(diǎn)吸附的結(jié)論;動(dòng)力學(xué)計(jì)算結(jié)果表明,碳基吸附劑吸附H<,2>和D<,2>的速率不僅受壓差控制,而且受吸附氣體的體積(表面覆蓋率)的支配.

    關(guān)鍵詞：
    氫同位素 低溫吸附 碳基吸附劑 表面改性 吸附模型
    作者：
    鐘正坤
    學(xué)位授予單位：
    中國工程物理研究院
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    核燃料循環(huán)與材料
    導(dǎo)師姓名：
    邢丕峰
    學(xué)位年度：
    2002
    語種：
    中文
    分類號(hào)：
    TL278