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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)展方向進行了評述.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,對三種碳基吸附劑進行了濃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)提高碳基吸附劑對氫同位素的吸附性能的可行性;首次采用壓力實時測量法研究了AC和601吸附H<,2>、D<,2>的動力學過程,準確測量了兩者對H<,2>、D<,2>的吸附速率;對采用溶液中直接還原的方法在AC和601表面沉積鈀進行了探索性研究,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驗研究.通過測定不同H<,2>濃度的H<,2>+He實驗氣體(原料氣)流過吸附床的穿透曲線,研究了液氮溫度下AC和601對各種原料氣的處理能力和物料流量,試驗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行了吸附等溫線和吸附動力學的理論計算.分別用簡單Langmuir(一種吸際點)模型和Langmuir二項式(兩類吸附點)模型對AC、601和CNF吸附H<,2>和D<,2>的等溫線進行理論計算結(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二項式模型,得出了氫同位素在碳基吸附劑表面按活性點分類進行定點吸附的結(jié)論;動力學計算結(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
    學位授予單位：
    中國工程物理研究院
    授予學位：
    碩士
    學科專業(yè)：
    核燃料循環(huán)與材料
    導師姓名：
    邢丕峰
    學位年度：
    2002
    語種：
    中文
    分類號：
    TL278