简要阐述了有关氢同位素低温吸附研究的基本理论和研究方法;综述了聚变燃料循环领域氢同位素低温吸附研究的主要内容;对氢同位素低温吸附研究在聚变燃料循环中的应用现状及发展方向进行了评述.采用静电压差法研究了活性炭(AC)、碳分子筛(601)和碳纳米材料(CNF)三种不同性质的碳基吸附剂在液氮温度下吸附H<,2>和D<,2>的等温线,对三种碳基吸附剂进行了浓HNO<,3>表面改性研究,并通过考察改性前后吸附剂的性能变化,探讨了用浓HNO<,3>表面改性技术提高碳基吸附剂对氢同位素的吸附性能的可行性;首次采用压力实时测量法研究了AC和601吸附H<,2>、D<,2>的动力学过程,准确测量了两者对H<,2>、D<,2>的吸附速率;对采用溶液中直接还原的方法在AC和601表面沉积钯进行了探索性研究,发现采用溶液法还原沉积于碳基吸附剂表面的钯呈高分散纳米状态,这种纳米钯粒子在较低的温度下对氢同位素交换反应具有很高的催化活性.采用穿透曲线法进行了低温吸附法分离回收大量氦气流中低浓度氢同位素的实验研究.通过测定不同H<,2>浓度的H<,2>+He实验气体(原料气)流过吸附床的穿透曲线,研究了液氮温度下AC和601对各种原料气的处理能力和物料流量,试验了利用低温吸附法从大量氦气流中回收低浓度氢同位素的可行性.采用不同理论模型进行了吸附等温线和吸附动力学的理论计算.分别用简单Langmuir(一种吸际点)模型和Langmuir二项式(两类吸附点)模型对AC、601和CNF吸附H<,2>和D<,2>的等温线进行理论计算结果表明,三种碳基吸附剂在液氮温度下吸附H<,2>和D<,2>的等温线遵从Langmuir二项式模型,得出了氢同位素在碳基吸附剂表面按活性点分类进行定点吸附的结论;动力学计算结果表明,碳基吸附剂吸附H<,2>和D<,2>的速率不仅受压差控制,而且受吸附气体的体积(表面覆盖率)的支配.

    关键词：
    氢同位素 低温吸附 碳基吸附剂 表面改性 吸附模型
    作者：
    钟正坤
    学位授予单位：
    中国工程物理研究院
    授予学位：
    硕士
    学科专业：
    核燃料循环与材料
    导师姓名：
    邢丕峰
    学位年度：
    2002
    语种：
    中文
    分类号：
    TL278