基于微流控技术的SiC包覆U_(3)O_(8)核燃料微球可控制备

事故容错核燃料是一种更加安全的新型核燃料,而包覆核燃料微球是制备事故容错核燃料的重要基础材料。基于微流控技术精准可控制备核壳液滴的特性,提出以铀酰离子溶胶溶液为核相流体,碳化硅/正丁醇分散液为壳相流体,二甲基硅油为外连续相的U_(3)O_(8)/SiC包覆核燃料微球的微流控制备方法。文中详细分析了各相流体物理性质对单分散性液滴形成的影响,以及核相与壳相挥发速率在核壳液滴固化过程中对核相与壳相体积匹配收缩的影响。研究结果显示:增大流体黏度引致的流体分离力增加可以有效提高单分散性液滴的形成。正丁醇与水在40—90℃范围内相近的挥发速率使其成为理想的壳相分散介质,质量分数5%SiC分散液可以实现U 3O 8/SiC包覆核燃料微球的稳定制备。

微流控技术辅助制备多孔石墨相氮化碳(g-C3N4)块体及其性能研究

设计了适用于微流控系统的原位生成酸催化聚乙烯醇/戊二醛凝胶反应体系并用于g-C_(3)N_(4)多孔微球粒径与形貌的可控制备,以无机粘结剂和多孔微球为原料实现氚兼容的多孔g-C_(3)N_(4)块体的制备。考察了凝胶组成成分、煅烧模式对微球比表面积与机械强度的影响,以及无机黏合剂质量分数、微球粒径对g-C_(3)N_(4)块体比表面积与机械强度的影响。结果表明,微球粒径对块体材料性能有显著影响,在相同成型黏合剂质量分数下,微球粒径增加79.5%块体材料的比表面积提高205%,而机械强度仅降低了42%。4.5 K低温气体吸附实验结果表明,所制备的g-C_(3)N_(4)多孔块体吸附层对氢气和氦气的选择性系数可达13.02。

U_(3)O_(8)/ZrN核壳结构微球制备及其在弥散型陶瓷核燃料中的应用研究

基于光/热引发聚合反应的壳层固化方法在设计构建的同轴双毛细管微流体控制装置中实现高球形度U_(3)O_(8)/ZrN核壳结构微球的制备,调控微流控系统中连续相流量以及核相与壳层相流量比可精准控制U_(3)O_(8)/ZrN核壳结构微球粒径和壳层厚度。提出以U_(3)O_(8)/ZrN核壳结构微球为原料制备高U_(3)O_(8)体积分数的U_(3)O_(8)/ZrN弥散型陶瓷核燃料芯块技术方法。研究结果显示,制备的高达40.8%燃料相体积分数的弥散燃料芯块中U_(3)O_(8)微粒均匀分布在ZrN基质中且没有U_(3)O_(8)微粒堆积粘连。该弥散燃料芯块的热导率比U_(3)O_(8)燃料芯块热导率提高53%,有效改善了陶瓷核燃料的导热性能。

硫代苯甲酸存在下辐射引发活性自由基聚合

在二硫代苯甲酸(PhCSSH)存在下,用^(60)Co γ射线辐射引发苯乙烯(St)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)聚合,采用核磁共振氢谱(~1HNMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对聚合物结构和聚合物的分子量及其分子量分布进行表征。结果表明,在PhCSSH存在下,由辐射引发St、BMA聚合具有活性聚合特征:聚合物具有较窄的分子量分布,分子量随转化率线性增加,聚合物分子链中含有活性端基。并对聚合机理进行了探讨。

聚合物核壳结构微球的同步辐射显微表征研究

针对聚合物核壳结构微球的结构特点,引入了同步辐射显微技术对微球的结构和组分进行了初步研究.利用同步辐射X射线显微成像技术对微球的内部形貌进行了表征,观测到壳层内壁大多呈光滑的圆弧,也有局部由若干个小圆弧连接组成;利用同步辐射红外显微光谱法对核内物质的组分进行了研究,结合X射线显微成像技术观察到的微球壳层内壁的高吸收现象,初步验证了微球内铁离子在辐照下被还原的化学反应过程,表明了利用聚合物核壳结构微球来开展化学反应研究是可行的.

食品强化剂锌的制备及作用

本文综述了锌作为一种必需的微量元素，在人体的生长发育过程中所起的重要作用，并对各类含锌食品添加剂的制备和特点进行了论述。

微流体技术制备粒径可控且均一的SDB-TPGDA多孔微球

设计构建了可拆装的毛细管基微流体控制系统用于制备具有高度单分散性（CV值为3.78%）的苯乙烯（St）/二乙烯基苯（DVB）/三缩丙二醇双丙烯酸酯（TPGDA）多孔共聚物微球。所制备的单分散性多孔微球在直径250～1 550μm内通过调控分散相与连续相流量比及连续相黏度实现粒径精准可控。采用光引发聚合实现具有优良球形度微球（Max.D./Min.D.小于1.05）的快速在线制备,光引发聚合速率随着TPGDA在混合单体中质量的增加而增加。该研究提供了一种有效制备单分散性大粒径聚苯乙烯类多孔微球方法。

微流体技术光/热聚合可控制备Janus核-壳微球

Janus核壳微球是一种结合Janus微球以及核壳微球结构特点的复杂结构微球。它独特的性能在某些领域例如药物的定向输送方面具有潜在的应用。然而由于结构的复杂性以及传统制备方法的局限性,该微球的制备存在一定挑战,目前国内外尚无制备该微球的报道。本文利用基于毛细管的微流体控制技术,结合光/热聚合等手段,成功制备出了单分散的Janus核壳微球,并实现了对其大小、形貌以及核数目的控制。

CFETR双阀门结构低温泵设计

中国聚变工程试验堆(CFETR)是中国下一代全超导托卡马克装置,低温泵因其抽速大且能获得清洁无油高真空环境的特点被选为主真空室抽气设备。针对低温泵因故障而导致整个堆停运的问题,提出一种全新的双阀门结构低温泵设计方案。新设计主要包含双阀门泵体设计、可分离前阀门设计及密封部件设计,并对新设计关键部件密封推杆和前阀门进行了受力分析,模拟结果初步验证了设计方案的可行性。

低温泵用活性炭吸附层的制备与性能

低温泵中低温板上的吸附材料对低温泵的性能具有重要影响。以无机粘结剂为主成型剂、柔性聚氨酯为添加剂制备了涉氚气体低温真空泵中的活性炭吸附层,分析聚氨酯质量分数对活性炭吸附层比表面积的影响以及成型剂质量分数与活性炭吸附层物理机械性能间的关系,并详细研究涂覆吸附材料的低温板的抗温度冲击性能。实验结果表明:在成型剂中添加质量分数4.5%柔性聚氨酯,改善了成型剂在活性炭表面的润湿性,在增加了活性炭吸附层的抗压强度以及吸附层在低温板上附着力的同时,使得活性炭吸附层在77—353 K的温度区间内的抗温度冲击性能提高了2.18倍,研制的活性炭吸附层更能满足低温泵的运行需求。

CL-P204树脂对^(210)Bi吸附性能研究

为了解决^(210)Bi测量过程中^(210)Pb干扰问题,选择CL-P204萃淋树脂进行实验研究,实现了^(210)Pb和^(210)Bi有效分离。结果表明:^(210)Pb和^(210)Bi混合液经过树脂吸附和解析后,可快速将约90%的^(210)Bi单独分离出来,且误差小于10%,本方法不但极大地缩短了分析时间,而且提高了分析精度;利用CLP204萃淋树脂分离^(210)Bi,可以有效避免^(210)Pb对测量过程的干扰。

辐射引发乳液共聚制备的羧基交联型丙烯酸酯橡胶的性能研究及与常规方法制备的同类橡胶的比较(英文)

由60Coγ射线引发或化学引发剂(K2S2O8)引发的乳液共聚法,制备了以丙烯酸或衣康酸为交联单体的羧基交联型丙烯酸酯橡胶(ACM)。用红外光谱(FT-IR)表征了产物分子结构,用非水滴定方法分析了产物的酸值,用凝胶渗透色谱(GPC)测定了聚合物分子量和分子量多分散系数。用硫化仪分析、凝胶含量测定、机械性能测试和动态力学性能分析研究了交联单体的种类和用量对橡胶的硫化和性能的影响。结果表明,在相同的配方条件下,同化学法制备的聚合物相比,辐射法制备的聚合物的酸值较低,分子量较高,分子量多分散系数较小。以衣康酸为交联单体的ACM的硫化特性和机械性能好于以丙烯酸为交联单体的ACM。对于以衣康酸为交联单体的ACM,辐射法制备的橡胶比化学法制备的橡胶拥有更好的硫化特性、更高的凝胶含量和更优异的机械性能。

毛细管基微流体放大系统流体流量分配的研究

微流体在平行通道中的均匀分配是实现微流体控制放量制备粒径单分散性功能微球的重要技术。本研究设计了毛细管基微流体控制放大装置,详细研究了毛细管尺寸、毛细管长度、流体流量以及流体粘度对微流体流量均分的影响。研究结果表明,随着毛细管内径的减小、毛细管长度的增加、流体流量的增大、流体粘度的增加,流体流量分配均匀性更好,即流体流量变异系数(CV)变小。研究获得了描述CV与其影响参数之间关系的经验公式。

预凝胶法碳热还原制备UO_2核燃料微球

本文采用一种新的凝胶方式结合碳热还原法制备UO_2核燃料微球。研究实现凝胶微球常温条件下的形成以及预凝胶液中的反应物炭黑无需使用表面活性剂即可实现均匀分散。采用包括zeta电位仪、纳米粒度仪等多种技术对产物表征,对预凝胶液中的炭黑分散机理和稳定性进行了研究。结果表明:预凝胶微粒与炭黑通过固有电性发生交错式结合而使得炭黑均匀分散。成功制备了密度大于90%理论密度的UO_2燃料微球。

基于立体光刻的弥散型核燃料的制备

弥散型核燃料芯块中的核素分布强烈的影响反应堆的行为。本研究首次提出将立体光刻快速成型技术应用于氧化镁-氧化钚弥散型陶瓷核燃料的制备,显著地提高了核燃料微球在芯块中的分布均匀性。其中氧化镁作为基体起着结构材料作用,维持芯块的形状并提高核燃料芯块的导热率。文章详细探究了氧化镁粒径对浆料粘度、切片厚度,以及后处理过程对芯块的影响。最终芯块中的氧化镁弥散介质的密度达到3.15g/cm3(理论密度的88.1%)。最终芯块的剖面图表明核燃料微球在芯块中的分布高度均匀,本研究提供了一种制备核素分布高度均匀的弥散型核燃料芯块的新方法。

并行微通道中流体的连续输运与流量控制研究

微流体精确地、连续地输运,以及并行多通道中每个微通道的微流体流量均一性,是实现微流控技术量产制备功能微球必须解决的问题。文中通过改变齿轮泵入口管内径、并行微通道出口管内径以及流体黏度,进行齿轮泵输出流量和多通道中微流体流量均分的控制。研究结果表明:通过减小齿轮泵入口管内径和微通道内径以及增大流体的黏度,使得商业化齿轮泵的高泵输流量减小至微流控技术中需求的流体泵输量,解决了微流体的精确连续输运问题。此外,流体流量变异系数CV随着齿轮泵入口管内径的增大、微通道内径的减小以及流体黏度的增大而减小,通过这些参数的合理选择可以实现微通道中流体流量的均一性控制。研究获得CV值与其影响因素之间的经验公式。

U_(3)O_(8)-ZrN弥散型核燃料热导率的模拟与实验研究

弥散型核燃料是先进核燃料的重要燃料类型。文中以溶胶凝胶法结合微流控技术实现单分散性U_(3)O_(8)核燃料微球(粒径分布CV<5%)的制备,采用模压成形、无压烧结法制备了不同U_(3)O_(8)微球体积分数的U_(3)O_(8)-ZrN弥散型核燃料芯块,并对其在不同温度下的热导率进行了模拟计算与实验研究。研究结果表明:相比于氧化铀燃料芯块,由氧化铀微球弥散在氮化锆基体中构成的弥散核燃料芯块的热导率显著提高,并随着温度的升高而增大,呈现出与温度的正相关性,这一特性有助于极高温环境中(事故状态)燃料芯块温度梯度的减小,提高燃料芯块高温下的安全性。增加U_(3)O_(8)-ZrN弥散型核燃料芯块中ZrN弥散介质体积分数可以快速提高芯块热导率,但导致芯块中燃料相含量的降低。

原位法制备具有核壳结构的弥散型核燃料粗胚

事故容错燃料(ATF)是为提高核燃料在事故尤其是严重事故工况下的安全性能,核能界提出的新一代高安全性核燃料,弥散型核燃料是ATF中的一种重要燃料。以金属基质构成的弥散型燃料有着最优异的性能,但是在事故条件下,金属材料会和水蒸气反应产生氢气,大大降低了核燃料芯块的安全性能。针对这一问题,探讨了一种新的方法,利用不同密度和尺寸的微粒在三维旋转混合器中混合时的偏析现象,实现了核(U3O8-Mo-SiC)壳(SiC)结构弥散型核燃料芯块粗胚的原位制备。详细讨论了材料密度以及混合时间对核壳结构弥散核燃料芯块的壳层形成尺寸影响。这一研究有助于降低以金属为弥散介质的弥散核燃料在事故条件下与水蒸气的反应性,提高核燃料的事故容错性能。

微流控制备UC核燃料微球中的球形度控制研究

弥散型核燃料是事故容错燃料(ATF)的一种重要组成形式,碳化铀是弥散型核燃料中一种重要的燃料相材料,为了克服不规则形状带来的应力集中问题,通常将燃料相制备成微球且要求球形度良好。而传统的粉末造粒法制备UC核微球容易带来放射性粉尘污染的问题且球形度不佳,因此,基于聚乙烯醇与硼化物的交联反应特性,提出了一种微流体控制技术湿法制备UC核燃料微球的方法,并详细研究了试验体系中的试验参数对UC微球球形度的影响。试验结果表明,凝固浴中硼酸质量分数为1.000%时可以获得球形度最佳的U 3O 8/C凝胶微球,然后通过分步升温的煅烧模式,制备出球形度为1.09、粒径变异系数为3.73%、密度为11.24 g/cm^3的UC微球,实现了具有高球形度及粒径单分散性的UC核燃料微球的制备。

3D打印制备核素分布高度均匀的弥散型陶瓷核燃料芯块

核燃料微球在弥散型核燃料芯块中的分布均匀性对核燃料芯块的性能影响很大,是高性能核燃料的重要参数之一.提出了一种提高可裂变核素在芯块中分布均匀性的弥散型核燃料制备方法.首次提出将基于选择性激光烧结技术(selective laser sintering,SLS)的3D打印技术应用于弥散型陶瓷核燃料的制备,显著提高了核燃料微球在惰性弥散介质中的分布均匀性.详细描述了双组分陶瓷材料的3D打印技术路线的实现,并对惰性介质氧化镁的粒径、激光扫描参数和后处理过程与燃料芯块性能间的关系开展了研究.研究制备的核燃料芯块的截面图表明核燃料微球在芯块中的分布高度均匀.