微型气相色谱法测定H2中杂质气体

为了满足氢同位素分离系统、 等离子体排灰气处理系统和贮存与供给工艺系统对进气品质的要求,需建立准确、快速、高精度的杂质气体分析方法。针对H₂中体积分数为10^-2~10^-3的气体组分He、Ne、N₂、Ar、CH₄、CO和CO₂,本研究首先采用配有1个Pora PLOT U通道和1个MS5- 通道的微型气相色谱仪,以H2为载气,建立H2中杂质气体的分析方法并优化测量参数。结果表明,杂质气体组分测量精密度优于0.2%,-0.5%<测量相对误差<0.5%,分离度>1.5,检出限为1.3×10^-6~8.5×10^-6,定量限为4.5×10^-6~36.3×10^-6,分析时间<2.5 min。在优化后的测量条件下探讨分别以He、Ne和Ar为载气测量H2中杂质气体的可行性,得到了标准气体色谱图。所建立方法能够满足工艺系统对进气的分析要求,并可拓展应用到其他氢同位素气体的杂质组分分析。     

14 MeV快中子照相准直屏蔽系统的设计与优化

基于强流氘氚中子源科学装置HINEG设计了一套快中子照相准直屏蔽系统。采用中子输运设计与安全评价软件系统SuperMC和ENDF/B-Ⅶ.0数据库计算了准直中子束的中子能谱及注量率、γ射线能谱及注量率、直射中子注量率与γ射线注量率比值（φ_d/φ_γ）、直射与散射中子注量率比值（φ_d/φ_s）、准直束中子注量率的不均匀度等特性参数,并采用MCNP5程序进行了对比验证。研究了准直屏蔽系统的内衬材料、尺寸等对特性参数的影响规律,并通过优化获取了最优设计方案。计算结果显示,在同等计算条件下,SuperMC计算结果与MCNP计算结果相对偏差小于1%,准直屏蔽系统的φ_d/φ_γ为50.1,φ_d/φ_s为5.7,在Φ30 cm视野范围内的中子注量率为4.80×10⁷ cm^-2•s^-1,其中直射中子注量率为4.09×10⁷ cm^-2•s^-1,中子注量率不均匀度为5.8%,满足快中子照相对准直束特性参数的要求。     

复杂混合气体组分在低温活性炭表面的吸附特性

为实现大体积气体中微量放射性气体Kr、Xe同位素的测量,须将混合气体进行浓集并将目标气体吸附于10 mL左右的活性炭源盒中。本实验对混合气体中各组分在活性炭分离柱上的吸附性能进行研究,建立了通过去除其他杂质气体、浓集大体积气体制备放射性Kr和Xe活度源的方法。根据反应堆流出气体和核爆可能生成的气体组分,配制了模拟气体,使用活化的4A分子筛对其中的水和CO₂进行模拟去除,获得了流程中去除水和CO₂的实验条件;选择5个低温点(273、264、255、246、238 K),在低温活性炭柱上对H₂、CO、CH₄、Kr和Xe的吸附特性进行研究,测定了各气体在不同温度下的吸附穿透曲线。结果表明,室温下4A分子筛对水和CO₂有较好的吸附效果。低温下,H₂、CO不易在活性炭表面吸附;CH₄、Kr吸附性质相似;Xe吸附能力较强。低温下难以去除的CH₄可在高温下氧化去除。因此,可根据混合气体中各组分性质的不同实现杂质气体的去除和目标气体Kr、Xe的回收测量。     

氦中痕量杂质气体气相色谱检测分析方法研究

为实现聚变堆氘氚燃料工艺气中痕量杂质气体组分的快速检测分析,需建立特殊的高精度在线气相色谱检测分析方法。以高纯氦作为载气,在不同的色谱柱温度和载气流速控制下,通过分子筛毛细管柱和PLOT-Q柱进行分离,采用放电氦离子化检测器（DID）进行检测,对氦中含量为1、10以及100 ppm的杂质标准气体进行检测分析。结果表明：在柱温为40 ℃、流速为15～20 mL/min实验条件下,分子筛柱在160 s内能够实现H₂、O₂、N₂、CH₄和CO全部分离,且柱效较高,响应值的重复性较好,H₂和O₂之间的分离度高于1.5,实现了完全分离;在柱温为40 ℃、流速为20 mL/min时,PLOT-Q柱分离CO₂组分效果最佳。     

Ni-MOF-74制备及其对CO的吸附性能

通过水热合成法制备了Ni-MOF-74材料,采用全自动表面积吸附仪、PXRD、扫描电子显微镜、同步热分析仪对材料的孔隙结构、晶体形貌和热稳定性进行了表征,并采用静态吸附法测定了CO、N₂、CH₄和CO₂在Ni-MOF-74上的吸附等温线;采用挤压成型方法制备了Ni-MOF-74成型材料,并研究了挤压成型后Ni-MOF-74晶体结构和微孔结构的变化及对CO的吸附性能的影响。结果表明,制得的Ni-MOF-74材料比表面积达1 212.61 m²/g ,其孔径主要集中在0.8～1.0 nm之间,对CO的吸附量远高于相同条件下对N₂和CH₄的吸附量,具有良好的热稳定性;Ni-MOF-74对CO的吸附作用力明显高于对N₂、CH₄和CO₂的;挤压成型后Ni-MOF-74的完整晶体数量明显减少,且部分微孔结构遭到破坏,成型后对CO的吸附性能明显下降。     

蒙脱石-脱氮硫杆菌体系对Sr2+的去除能力

放射性核素的污染对人类环境危害极大,研究其可行的治理方法具有重要意义,关于微生物与矿物结合去除Sr²⁺的研究较少。本实验将前期筛选的脱氮硫杆菌与蒙脱石构建菌-矿体系,利用液相离子色谱、多功能X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等方法表征体系中pH、SO^2-₄的变化和蒙脱石-脱氮硫杆菌体系(Mont-TD)对溶液中Sr²⁺的去除能力和固化能力。结果显示,Mont-TD体系对Sr²⁺有较高的去除效果,在Sr²⁺质量浓度为1 000 mg/L、150 mL的培养基中加入6 g蒙脱石、体积比1∶100的菌液,30 d后,Sr²⁺去除率达到93.2%,固化率达到71.1%,产物中产生SrSO₄晶体。通过构建Mont-TD体系,实现了对溶液中Sr²⁺的有效去除,部分Sr²⁺被稳定固化,蒙脱石-脱氮硫杆菌体系可为治理环境中锶离子污染提供一种思路。     

医用裂变99Mo分离纯化工艺中131I-和131IO-3的去除

为评价已建立的裂变⁹⁹Mo分离纯化工艺,即AgNO₃沉淀法、α-安息香肟沉淀法、阴离子交换色层法与活性炭色层法联用工艺流程,对放射性碘的去除效果,本研究以¹³¹I为放射性示踪剂,研究两种不同放射性碘化学形态¹³¹I^-与¹³¹IO^-₃在⁹⁹Mo分离纯化工艺中的行为及其去除效果。结果表明,对于¹³¹I^-,AgNO₃沉淀能够去除模拟溶液中98.2%¹³¹I^-,α-安息香肟沉淀法分离⁹⁹Mo工艺能够去除97.9%¹³¹I^-,AG1-×8树脂上阴离子与I-发生交换可以除去Mo样品中99.9%的¹³¹I^-,活性炭色层法通过吸附作用除去75%的¹³¹I^-,最终¹³¹I^-的累积去污系数为1.90×10⁶,¹³¹I^-的去除率大于99.99%。对于¹³¹IO^-₃,加入AgNO₃对其去除没有影响,ɑ-安息香肟沉淀法能除去99%以上的¹³¹IO^-₃,AG1-×8树脂上阴离子与¹³¹IO^-₃发生交换可以除去Mo样品中99.9%的¹³¹IO^-₃,活性炭色层法能除去约70%¹³¹IO^-₃,最终¹³¹IO^-₃的累积去污系数为2.52×10⁵,¹³¹IO^-₃的去除率大于99.99%。已建立的裂变⁹⁹Mo分离纯化工艺流程对¹³¹I^-与¹³¹IO^-₃均具有出色的去除效果。     

Y2-x-yBixEuyMgTiO6荧光粉的发光特性研究

双钙钛矿因其结构灵活、易于掺杂、热稳定性好等优点,成为近几年的研究热点。稀土掺杂双钙钛矿基质材料的光致发光研究常见报道,但和热释光有关的研究较少。本文采用高温固相法合成了Bi³⁺和Eu³⁺共掺的Y_2-x-yBi_xEu_yMgTi O₆(0≤x<1,0≤y<1)系列样品,并测量了样品的X射线衍射谱(X-ray Diffraction,XRD)、光致发光光谱(Photoluminescence,PL)和热释光谱(Thermoluminescence,TL)。XRD分析表明：样品的晶体结构均为单斜晶系P2₁/n,Bi³⁺和Eu³⁺通过替代Y³⁺而掺入Y₂Mg Ti O₆中;PL表明：样品最佳掺杂浓度为x=0.01、y=0.20,该样品在620 nm附近有较强的红光发射(对应Eu³⁺的⁵     

蒙脱石-碳酸盐矿化菌对Sr2+的联合去除作用研究

通过构建蒙脱石-碳酸盐矿化菌复合体系，研究了黏土矿物与微生物对Sr²⁺的联合去除作用特征。结果表明，蒙脱石与碳酸盐矿化菌分别能通过吸附、微生物矿化等作用实现对Sr²⁺的去除；Sr²⁺的去除率与蒙脱石投加量呈正比，复合体系中两者在不同时间的作用效果不同，蒙脱石对Sr²⁺的吸附作用随时间的增加而降低，而碳酸盐矿化菌对其矿化率随时间的增加而升高；在初始Sr²⁺浓度为1 100.19 mg/L条件下，蒙脱石投加量为40 g/L的单一体系对Sr²⁺的最高去除率仅为28.48%,蒙脱石-碳酸盐矿化菌复合体系对Sr²⁺的去除率高达97.92%。因此，构建的蒙脱石-碳酸盐矿化菌体系能有效实现Sr²⁺的高效去除。     

Al2O3色层法从低浓铀靶件中分离99Mo条件研究

在裂变⁹⁹Mo的生产工艺中,常用Al₂O₃色层法分离纯化⁹⁹Mo。为建立Al₂O₃色层法从低浓铀(LEU)靶件中分离裂变⁹⁹Mo的工艺,考察吸附时间、温度、酸度、预处理方式等对Al₂O₃吸附Mo效果的影响。研究采用Al₂O₃色层法从不同浓度HNO₃溶液中分离Mo。测定Al₂O₃色层法对Al和主要杂质元素Sr、Ru、Zr、Te、Cs、I的去污系数。研究结果表明,在0.05~0.1 mol/L HNO₃介质中Al₂O₃对Mo有出色的吸附性能,Mo吸附率在99%以上,在NH₄OH溶液中Al₂O₃不吸附Mo。经500 ℃活化3 h预处理得到的Al₂O₃-C具有更大的比表面积,且在HNO₃浓度大于0.1 mol/L时相比于150 ℃活化3 h预处理得到的Al₂O₃-B以及未经高温预处理得到的Al₂O₃-A对于Mo有更好的吸附性能。采用该工艺,通过Al₂O₃色层法从模拟的LEU靶件溶液中提取Mo,Mo回收率大于90%,Al₂O₃色层法对裂变杂质元素Ru、Sr、Zr、Te、Cs等的去除率均大于99.99%,对¹³¹I的去除率大于92%。由此可见,Al₂O₃在HNO₃介质中对Mo的吸附率高,能够有效地去除⁹⁹Mo产品中的杂质核素,适用于从低浓铀靶件中分离裂变⁹⁹Mo。     

整体式除氚催化剂的制备及催化氧化性能

针对大型核设施产生的大流量废气的处理,发展低气阻的整体式催化剂尤为必要.本工作在整体式堇青石载体上生长分子筛涂层,以离子交换法负载活性组分Pt,获得的整体式催化剂具有高的金属分散度,达到了60％.使用该催化剂,在15℃、体积空速为10000～40000 h-1、1.0％(体积分数)H2的条件下实现大于99.9％ 的H2...     

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。     

铀在北山地下水中的种态分布及溶解度分析

为了解铀酰离子在北山地下水中的吸附、扩散和迁移行为,利用地球化学计算软件PHREEQC,采用由OECD/NEA发布的最新铀的热力学数据,计算了铀在我国高放废物地质处置库重点研究区甘肃北山地下水中的种态分布,并分析了围岩中存在的方解石对铀溶解度的影响。计算结果表明,在北山地下水组成不变的前提下,在偏酸性条件下,铀主要以UO₂F⁺、UO₂SO₄、UO₂²⁺、UO₂F₂和UO₂(SO₄)₂^2-的形式存在,而在中性至弱碱性条件下,主要以 UO₂(CO₃)^4-₃、UO₂(CO₃)₂^2-、UO₂(OH)₃^-和UO₂(OH)₄^2-的形式存在。我国计划建造的高放废物处置库的设计深度为地下500～1000m,其水岩体系一般呈弱碱性。在这样的弱碱性水岩体系中,以阴离子形式存在的铀酰配合物具有较强的可移动性。当地下水的pH=7.56时,在Eh<24mV的条件下,铀主要以沥青铀矿的形式存在,而在更高的Eh条件下,则主要以UO₂²⁺与CO₃^2-和OH^-形成的阴离子配合物的形式存在。当地下水与空气接触时,O₂的存在会使Eh升高,此时铀的主要存在种态为UO₂²⁺及其各种配合物。当围岩体系中存在方解石时,在pH<8.0的条件下,铀在地下水中的溶解度会显著提高,而在更高pH条件下,方解石对铀的溶解度无明显影响。     

Study of 160 MeV Ni ion irradiation effects on electrodeposited polypyrrole films

Conducting polymer polypyrrole thin films doped with LiCF₃SO₃, [CH₃(CH₂)₃]₄NBF₄ and [CH₃(CH₂)₃]₄NPF₆ have been electrodeposited potentiodynamically on ITO coated glass substrate. The polymer films are irradiated with 160 MeV Ni¹²⁺ ions at three different fluences of 5 × 10¹⁰, 5 × 10¹¹ and 3 × 10¹² ions cm⁻². An increase in dc conductivity of polypyrrole films from 100 S/cm to 170 S/cm after irradiation with highest fluence is observed in four-probe measurement. X-ray diffractogram shows increase in the crystallinity of the polypyrrole films upon SHI irradiation, which goes on increasing with the increase in fluence. Absorption intensity increase in the higher wavelength region is observed in the UV–Vis spectra. The SEM studies show that the cauliflower like flaky microstructure of the surface of polypyrrole films turns globular upon SHI irradiation at fluence 5 × 10¹¹ ions cm⁻² and becomes smooth and dense at the highest fluence used. The cyclic voltammetry studies exhibit that the redox properties of the polypyrrole films do not change much on SHI irradiation.     

Decomposition of a gas mixture of four n-alkanes using a DBD reactor

This study investigates the decomposition of a gas mixture of four n-alkanes (n-heptane, n-octane, n-nonane, and n-decane) using a dielectric barrier discharge reactor. We show that the conversion of n-alkanes increased from 7.2% (C₇H₁₆), 9.7% (C₈H₁₈), 8.4% (C₉H₂₀), and 10.5% (C₁₀H₂₂) to 23.8% (C₇H₁₆), 25.0% (C₈H₁₈), 27.9% (C₉H₂₀), and 32.1% (C₁₀H₂₂) when the energy density increased from 84 J l⁻¹ to 324 J l⁻¹. The conversion of n-alkanes when using the gas mixture is close to that found when using a single n-alkane. The influences of reaction temperature and O₂ concentration are also investigated, and the activation energies for the decomposition of each alkane are given.     

Effect of N_2 and O_2 on OH radical production in an atmospheric helium microwave plasma jet

UV-pulsed laser cavity ringdown spectroscopy of the hydroxyl radical OH(A–X)(0–0)band in the wavelength range of 306–310 nm was employed to determine absolute number densities of OH in the atmospheric helium plasma jets generated by a 2.45 GHz microwave plasma source.The effect of the addition of molecular gases N_2 and O_2 to He plasma jets on OH generation was studied.Optical emission spectroscopy was simultaneously employed to monitor reactive plasma species.Stark broadening of the hydrogen Balmer emission line(H_β)was used to estimate the electron density nein the jets.For both He/N_2 and He/O_2 jets, newas estimated to be on the order of 10~(15)cm~(-3).The effects of plasma power and gas flow rate were also studied.With increase in N_2 and O_2 flow rates, netended to decrease.Gas temperature in the He/O_2 plasma jets was elevated compared to the temperatures in the pure He and He/N_2 plasma jets.The highest OH densities in the He/N_2 and He/O_2 plasma jets were determined to be 1.0?×10~(16)molecules/cm~3 at x?=?4 mm(from the jet orifice)and 1.8?×?10~(16)molecules/cm~3 at x=3 mm, respectively.Electron impact dissociation of water and water ion dissociative recombination were the dominant reaction pathways, respectively, for OH formation within the jet column and in the downstream and far downstream regions.The presence of strong emissions of the N_2~+ bands in both He/N_2 and He/O_2 plasma jets, as against the absence of the N_2~+ emissions in the Ar plasma jets, suggests that the Penning ionization process is a key reaction channel leading to the formation of N_2~+ in these He plasma jets.     

Analysis of the critical active species for methylene blue decoloration in a dielectric barrier discharge plasma system

In the paper, a hybrid gas–liquid dielectric barrier discharge (DBD) plasma system was set up to treat a methylene blue (MB) solution. The effects of the change of the carrier gas, the gas bubbling rate and different kinds of scavenger addition, including sodium carbonate (Na₂CO₃), para benzoquinone (p-BQ), triethylenediamine and sodium dihydrogen phosphate (NaH₂PO₄), on the MB decoloration were reviewed to clarify the critical active species for the dye decoloration in the DBD plasma system. The obtained results show that higher decoloration of the MB solution could be achieved when O₂ was used as the carrier gas, which could be 100% after 20 min discharge treatment, and the result confirmed the crucial effect of O₃ in the MB decoloration. Based on the experiments of the scavenger addition, it could be concluded that O₂⁻ and ¹O₂ were two other important reactive oxygen species (ROS) for the MB decoloration. The results of the higher chemical oxygen demand removal and faster disappearance of the characteristic peak of the MB from the UV–vis analysis under O₂ bubbling conditions also proved the critical effect of the ROS formed by O₂ on the MB decoloration.     

O2在UC(001)表面吸附的第一性原理研究

本文使用GGA+U方法研究了O₂在UC(001)表面的吸附、解离过程。结果表明：U_eff=1.5 eV能很好地再现晶格常数a和内聚能E_coh的实验结果;经过离子弛豫,最表面的两个原子层出现分层现象,各自形成两个亚层;O₂分子的吸附构型对吸附过程影响较大,吸附能在2.21～8.55 eV之间变化。通过Bader电荷、差分电荷和态密度分析,可确定O₂分子的解离活化机理为U的5f/6d电子转移至O₂的π2p和π*2p轨道。