核聚變能是一種可持續(xù)、清潔的新型能源,也是解決日益嚴(yán)峻的能源危機(jī)、環(huán)境污染等問(wèn)題的有效手段,能滿足未來(lái)高度發(fā)達(dá)工業(yè)化的需要。氫同位素分離是氘氚燃料循環(huán)再利用的關(guān)鍵,也是核聚變堆的核心。氫同位素高效分離有助于實(shí)現(xiàn)核聚變過(guò)程氘氚燃料自持、降低運(yùn)行成本。目前,大部分氫同位素分離材料研究都聚焦在通過(guò)材料微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提升氫同位素吸附分離性能,而通常忽略整個(gè)吸附分離過(guò)程的熱管理效應(yīng)。鑒于此,本文以多孔材料吸附及材料熱傳導(dǎo)理論為基礎(chǔ),并借鑒國(guó)內(nèi)外聚合物導(dǎo)熱復(fù)合材料的研究思路,選擇商業(yè)5A分子篩作為研究對(duì)象,詳細(xì)研究了導(dǎo)熱填料種類（氮化硼、石墨片、石墨烯及聚硅氧烷）與含量,以及導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)對(duì)5A分子篩復(fù)合材料導(dǎo)熱性能和氫同位素吸附性能的影響,探討了材料導(dǎo)熱性能與氫同位素吸附之間的契合關(guān)系,形成了材料設(shè)計(jì)-熱導(dǎo)/氫同位素吸附性能調(diào)控技術(shù)。具體研究?jī)?nèi)容如下:（1）為了提升5A分子篩的導(dǎo)熱性能,分別選取氮化硼和石墨片（含量:0 wt%～30 wt%）,采用粉末混合法、模壓成型以及焙燒工藝制備了 5A/氮化硼和5A/石墨復(fù)合材料;采用XRD、SEM、FT-IR等技術(shù)表征了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)和形貌;利用導(dǎo)熱測(cè)試儀和紅外... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：112 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２低溫蒸餾法分離屮／０２的流程圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｈ２／Ｄ２?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｂｙ?ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ．??

形成金屬氫化物時(shí)具有氫同位素效應(yīng)。首先，將惰性氣體（通??常為氦氣）引入填充有分離材料（常用的是載靶材料）的色譜柱中進(jìn)行緩沖，然后導(dǎo)??入氫同位素混合氣體，在色譜柱內(nèi)產(chǎn)生混合吸附區(qū)，待吸附達(dá)到穩(wěn)定后，將純氫氣當(dāng)??作置換氣體注入。鑒于氫同位素效應(yīng)，純氫氣優(yōu)先置換出混合吸附區(qū)段內(nèi)重的氫同位??素，并將其推動(dòng)到色譜柱的前列，形成一個(gè)新的吸附區(qū)。隨著置換的持續(xù)進(jìn)行，純的??氫同位素色譜帶逐漸生成，重的氫同位素的色譜帶位于最前部，而色譜柱的最后部是??氫氣的色譜帶。置換色譜法分離過(guò)程示意圖見(jiàn)圖１．４１１２］。??ｎｎ?ｊ，?１?／?，?１?／??ｍｉｉＭｄｌＡＬｍ???，??，????（ａ）?（ｂ）?（ｃ）?（ｄ）??圖１．４氫同位素置換色譜法分離示意圖１１２１??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ?ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ．??通常，鈀－氫體系一般只能用來(lái)高效分離含氫的同位素混合氣體。如果用于氘氚的??分離，就需要更長(zhǎng)的色譜柱或者采用其他方法。除此之外，分離完成后的緩沖區(qū)域也??較長(zhǎng)，純氚的含量較低。??１．２．１．５?熱循環(huán)吸附法（Ｔｈｅｒｍａｌ?Ｃｙｃｌｉｎｇ?Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?Ｐｒｏｃｅｓｓ，?ＴＣＡＰ）??熱循環(huán)吸附法是（ＴＣＡＰ）是由Ｌｅｅ［３９］率先提出的，該實(shí)驗(yàn)室從１９８０年便開(kāi)始對(duì)??這種方法進(jìn)行詳細(xì)的研究［４（Ｍ１］。自１９９２年起，我國(guó)陸光達(dá)等［４２］開(kāi)始對(duì)ＴＣＡＰ進(jìn)行初步??研宄。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的研宄，在分離柱結(jié)構(gòu)、分離材料、分離系統(tǒng)運(yùn)行和控制等方面取??６??

?高導(dǎo)熱５Ａ分子篩復(fù)合材料的制備及其氫同位素吸附性能研究???得了顯著地進(jìn)步｜４３］。圖１．５１４４１給出了?ＴＣＡＰ的裝置原理圖，裝置由填充有分離材料（通??常為載鈀材料）的分離柱和回流柱構(gòu)成，運(yùn)行期間，分離柱要經(jīng)受高、低溫循環(huán)過(guò)程。??近年來(lái)，黃國(guó)強(qiáng)等獲得了一定的成績(jī)，他們?cè)O(shè)計(jì)并建立了?ＴＣＡＰ實(shí)驗(yàn)裝置（見(jiàn)圖１．６），??而且通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了氫氘混合氣（氘的體積分?jǐn)?shù)為４９．３?％）的分離性能，研宄發(fā)現(xiàn)，??３０個(gè)循環(huán)后，柱底端的氘豐度高達(dá)９８．８?％１４４］。??加熱?Ｉ??冷卻：：：．．＾?：：：?Ｈｎ??：：ｉ?＊＇：＇？?？?：：ｉ??ｒ．Ｈ??進(jìn)料一Ｐｄ／Ｋ?：ｊｉ?ＰＦＲ??｜４．｜??｜?．Ｍ??！冬丨ｉ：????ｉｉ??產(chǎn)品??圖１．５熱循環(huán)吸附分離原理圖１４４１??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＴＣＡＰ．???Ｈ２＋Ｄ２??冷刼循壞系條Ｉ??Ｂ！??＾?Ｌｉｒ１１?？?０１?娜?ｕ??—??１１?ｋｔ捧規(guī)ｉ?產(chǎn)品氣接受床??圖１．６?ＴＣＡＰ分離實(shí)驗(yàn)裝置示意圖１４４１??Ｆｉｇｕｒｅ?１．６?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＴＣＡＰ?ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｄｅｖｉｃｅ．??７??


本文編號(hào)：3000813