基于光化学锂同位素分离条件的同位素比率测量

从光化学锂同位素分离实验研究的需求出发,基于其分离条件,提出了一种测量锂同位素比率的方法。该方法利用锂原子蒸气对探测光吸收峰的峰值来计算锂的同位素比率,避开了测量原子密度时所需的吸收信号频率定标与光强随频率变化积分中积分限的选择问题。该方法还根据锂同位素吸收谱的特殊性采用具有较强吸收效应的⁶Li的D₂线对应的吸收峰峰值,可在原子蒸气中⁶Li含量较低时提高对比率的测量精度。设计并搭建了实验装置,对该方法进行了测试。同一条件下所测得的同位素比率相对标准偏差小于1%,表明该方法对光化学分离方法中锂同位素比率相对变化是敏感的。这意味着该方法可作为以原子蒸气为分离介质的激光锂同位素分离研究的诊断手段。     

一种测量弱吸收条件下锂同位素比率的新方法

在激光化学法锂同位素分离工作中,需对锂原子蒸汽密度进行实时监测。通过同位素比率的数值分析可提供分离实验中诸如激光功率、化学反应区温度、压强以及光化学反应时间等参数的优化依据。吸收光谱法可快速准确地测量非弱吸收条件下的锂同位素比率。对于低锂原子蒸汽密度的弱吸收条件,受示波器的分辨极限和存储时舍入误差的影响,不能得到准确有效的同位素比率数值。为了克服实验测量上存在的弱点,提出了一种基于差分电路采集信号的高分辨率高精度的研究方法,有效解决了弱吸收条件下的同位素比率测量问题。将该方法应用于天然锂进行了测试,得到的锂同位素比率为12.37±0.56。该方法对于采用吸收光谱法测量同位素比率具有通用性,也可在其他类似分离工作中应用。     

激光吸收光谱法实时监测原子蒸气密度

采用固体激光器泵浦环形染料激光器作为光源,通过激光吸收光谱法对钆原子蒸气密度进行实时监测。应用光纤远距离传输提高光路稳定性,采用多步吸收光程技术,并引入参考光消除激光功率不稳定因素影响。实验结果表明：采用该方法建立的原子蒸气密度实时监测系统标准误差约为4%,可为激光同位素分离过程提供可靠数据,从而提高分离效率。     

应用可调谐外腔半导体激光器测量锂同位素比率

采用中心波长固定的可调谐外腔半导体激光器作为光源,通过激光吸收光谱法对锂原子同位素比率进行测量。该方法利用PID温控器实现锂金属蒸发温度的控制和测量。采用激光斜入射的方式消除光路调试过程中产生的标准具效应。实验测量给出了6组不同腔体温度下⁶Li和⁷Li在671 nm附近的吸收光谱,通过对⁶LiD₁和⁷LiD₂吸收峰进行积分吸收计算,得到⁶Li/⁷Li同位素比率测量精度可达2.5%。     

美国将在九十年代初建成激光浓缩铀实证性商业设施

[《欧渊核能》1988年5月号第47页报道]据美国能源部报告,在它的用原子蒸气激光分离同位素方法浓缩铀的研究和发展计划中,将原子蒸气激光分离过程的全规模实证性商业设施安排在90年代初建成。原子蒸气激光分离同位素技术,已于1987年在加利福尼亚的劳伦斯:利弗莫尔国家研究所进行的一系列1╱2规模浓缩试验中得到了证实。这些实验首次演示了为正确设计     

原子蒸气激光法比先进气体离心法浓缩铀更经济

【美国《核燃料》1984年10月第21期第2页报道】美国国会预算局认为,以原子蒸气激光分离铀同位素过程完全取代气体扩散技术的铀浓缩计划,看来可节省大量投资。对寻找新浓缩技术(原子蒸气激光分离     

日本原子能研究所和原子激光分离工程研究协会达成有关浓缩铀的协议

【《日本原子》1987年7月号第23页报道】日本原子能研究所(JAERI)和激光原子分离工程研究协会(LASER-J)于1987年6月1日签订了“关于研究和发展原子蒸气激光分离铀同位素过程技术的基本合作协议”。 JAERI自1982年以来一直在从事有关原子蒸气激光分离过程的基础研究。为了促     

日本激光铀浓缩实验室建成

【《日本原子》1990年5月号第4页报道】日本激光原子分离工程研究协会(LASER-J)于1990年5月14日宣布,日本已建成利用原子蒸气激光同位素分离方法     

核放消息

美国最近终于对“先进同位素分离”的发展方向做出选择[参看本刊3(3),161(1981)]。美国能源部已经决定支持劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)对于原子蒸气激光分离(简称AYLIS)铀同位素的方法进行扩大实验,所用主要激光器是用铜蒸气泵浦的可调染料激光器。对于分子激光分离方法从     

原子激发光化学同位素分离理论计算

简要介绍了原子激发光化学同位素分离方法的基本原理,应用速率方程建立了双能级原子在激光作用下与气体分子相互作用的数学模型,并利用该模型进行了模拟计算。在分析了该方法的选择性之后,重点讨论了激光功率和激光中心频率对分离效果的影响。结果表明,原子光化学分离方法具有很高的分离选择性;不同同位素原子在反应腔内的消耗速率差异很大,当采用单光子失谐激发时,随着失谐量绝对值的增大,浓缩系数先增大后减小。     

Cesium (Cs) particle formation based on a laser photochemical reaction with a self-injection-seeded Ti:sapphire laser for Cs isotope separation

We studied laser isotope separation of cesium (Cs) on the basis of a laser photochemical reaction and two-photon excitation scheme using a narrow line width Ti:sapphire laser to reduce long-term radioactive toxicity of a long-lived fission product. Using resonant laser irradiation to Cs atoms in hydrogen gas, we observed cesium hydride fine particles and confirmed the formation by calculations using rate equations. Our results show that the process seems promising for efficient Cs isotope separation.     

UF_4氟化反应及其反应动力学

利用自行研制的氟化挥发实验装置,通过UF4和F2之间的气-固反应制备UF6。实验中将傅里叶红外光谱技术用于氟化过程的在线监测,并用XRD和ICP-MS分析方法对反应产物和氟化残余物进行了表征,在此基础上对工艺流程进行了评估。研究表明,氟化反应工艺合理、红外光谱技术在线监测方法可行。研究还表明低温下抽真空的方法能有效除去产物UF6中的HF杂质。利用球形颗粒缩小未反应核模型,对实验数据进行拟合,得到反应温度300℃、氟气体积分数为5%时氟化反应速率常数为0.002 7min-1。     

PdY合金管束的氢渗透性能

PdY合金膜因其具有良好的透氢性能与机械性能,有望应用于聚变堆氢同位素纯化工艺。基于PdY合金膜的服役参数及氚安全要求,有必要研究在低氢压下PdY合金膜的氢同位素渗透特性,为后续设计氢同位素纯化组件提供数据支撑。本工作基于直管外压式PdY扩散器,研究了低氢压（<50 kPa）、工作温度为350~450 ℃条件下,厚度为80 μm的PdY合金薄膜管的氢渗透速率与膜两侧压力、工作温度的关系。结果表明,低氢压下,PdY合金膜的氢渗透规律符合J=Φpⁿ_H-pⁿ_Ld,且压力指数n等于0.9,渗透速率控制机制主要表现为表面过程控速;提高工作温度使得合金膜的渗透通量增大,且温度对扩散过程的影响更大,使渗透过程更加趋于表面控速。此外,计算了该工作温度范围下的渗透系数,并通过阿伦尼乌斯公式推导求得渗透活化能约为24.54 kJ/mol,渗透常数Φ₀为5.86×10^-6 mol/(m·s·kPa^0.9)。低氢压下,该厚度膜的渗透系数可由5.86×10^-6e^-24.54/^(RT) mol/(m·s·kPa^0.9)进行计算。     

LiH和LiT与H2O反应机理研究

氢材料在微量H₂O、CO₂、O₂和N₂存在下可能发生物理化学反应,使材料的物理品位下降。由于反应过程十分复杂,很难从实验上准确获取这类反应的最佳通道和具体产物信息,因此,从理论上研究氢材料分子的物理化学性质及其化学反应机制,了解化学反应过程具有十分重要的意义。本文使用Gaussian03软件包和Gaussview工具软件,在6-311G(d)全电子基函数水平上,应用二阶微扰理论优化得到了⁶LiH、⁶LiT与H₂O反应的中间体、过渡态及产物的结构,总能量,振动频率和零点能等。通过计算发现⁶LiH、⁶LiT均只有1个反应通道,⁶LiH与H₂O反应的焓变、活化能和反应速率常数分别为-156.99 kJ/mol、8.95 kJ/mol和3.75×10¹⁰(mol•dm^-3)^-1/s,⁶LiT与H₂O反应的焓变、活化能和反应速率常数分别为-159.02 kJ/mol、9.92 kJ/mol和1.72×10¹⁰ (mol•dm^-3)^-1/s。     

Velocity Distributions in High Density Gadolinium Atomic Beam Produced with Axial Electron Beam Gun

The parallel and perpendicular velocity distributions of a gadolinium atomic beam produced with an axial electron beam gun have been measured by a Doppler-shift technique and a Doppler limited absorption spectroscopy, respectively. The atomic density of 10¹⁸~10¹⁹atoms/m³ at a laser irradiated zone was sufficient for the process, such as an atomic vapor laser isotope separation. The atomic beam velocity of 800 m/s was obtained by a free expansion near an evaporation surface. This velocity, however, was 100 m/s slower than that we had measured with a magnetic transverse electron beam gun in a previous experiment. The reasons for the slower velocity in this experiment than that in the previous one are discussed. In keeping with the deposition rate, the parallel translational temperature rapidly decreased to 200 K, while the perpendicular translational temperature gradually increased and approached to the parallel translational temperature. This result suggested that the collisional region where both translational temperatures are equal extended to the laser irradiated zone in high-rate evaporations.     

Quantitative Evaluation of Multiple Production of Neutrons Induced by Cosmic Rays in Materials

Growth of spatial nonuniformity of laser beam propagating in the near-resonant atomic vapor was numerically studied for atomic vapor laser isotope separation (AVLIS). The simulation results well reproduced the linear and nonlinear growth and the beam breakup. The growing region of nonuniformity and the maximum growth rate were analyzed in relation to the spatial wavenumber of ripple and the nonlinear refractive index of the near-resonant atomic vapor. And the effects of ripple growth on AVLIS were discussed.     

离心萃取级联分离锂同位素的数学模型

萃取法分离锂同位素有望替代汞齐法消除汞害,但需多级萃取才能获得高丰度同位素,采用离心萃取机替代萃取澄清槽形成萃取级联系统可提升分离效率。基于萃取法分离锂同位素、离心萃取分离原理和级联理论,借鉴气体离心级联分离同位素的方法,引入分流比概念,建立了离心萃取级联分离锂同位素单级、多级的数学模型和级联的平衡时间模型,对离心萃取级联分离锂同位素进行计算分析。离心萃取级联是一种类似全回流矩形级联形式,取料量对级联级数有着很大的影响,级联存在最大取料丰度限制,级联平衡时间受到目标丰度和离心萃取机级停留时间(处理能力)影响,采用多步法级联可有效减少平衡时间。该数学模型可指导工艺的设计,为下一步的产业化应用提供理论依据。     

LiCl-KCl-LaCl_(3)熔盐体系中La^(3+)的反应动力学机理北大核心CSCD

在LiCl-KCl共晶盐中,研究了在不同温度下La^(3+)的反应动力学机理。首先,在723~873 K范围内,利用循环伏安法(CV)测得La^(3+)的扩散系数D为3.06×10^(-5)~6.08×10^(-5)cm^(2)/s,并根据Arrhenius方程计算了La^(3+)在电解质中的扩散活化能E_(D)=34.51 kJ/mol。随后,利用电化学阻抗谱技术(EIS)研究了La^(3+)在电极上的动力学参数并测得交换电流密度i_(0)为0.48~1.39 A/cm^(2)、反应速率常数k_(0)=2.04×10^(-4)~5.90×10^(-4)cm/s及反应活化能E_(a)=35.04 kJ/mol。通过Nyquist图和拟合的等效电路图研究La^(3+)在W电极上的反应动力学机理,发现在LiCl-KCl共晶盐中La^(3+)的电化学反应速率不仅受扩散控制还受电荷转移控制,且与温度成正相关。     

应用于等离子体排灰气处理的甲烷水汽重整反应的热力学分析

Tokamak装置中的等离子体反应一段时间后,需对产生的排灰气进行净化处理,以回收其中的氘氚。目前拟采用甲烷水汽重整反应将化合态的氘氚转化为单质并回收。本文运用Gibbs自由能最小化方法,对应用于等离子体排灰气处理的水汽重整反应进行热力学分析,考查反应温度、原料比例、反应压力、O₂、CO₂、H₂、CO等因素对反应平衡的影响,确定了适宜的反应条件,即反应温度范围650～700 ℃,压力1×105 Pa,水碳比1.5～2.0。此外,原料气中O₂或CO₂的存在有利于减少积碳的生成量,并获得较高的氢同位素平衡转化率;H₂的存在对重整反应的热力学平衡无明显影响;CO的存在会使积碳量增加,对反应产生不利影响,在进入重整反应器前应将其去除。