以废菌体为填料的连续流反应器对Pb^(2+)的吸附特性

研究了非活性固定化啤酒酵母废菌体对废水中重金属离子Pb2+的动态吸附特性,考察了动力学方程、热力学方程对试验的拟合效果,了解吸附过程的规律性.结果表明:Langmuir和Freundlich模型都能较好地拟合试验过程,但以Langmuir模型的拟合效果更好,相关系数达0.996 8,其最大吸附量为7.788 mg/g;拟合试验过程同时符合Thomas动力学模型,相关系数达0.954 7;当溶液中的初始ρ(Pb2+)(C0)和流速(Q)分别控制在20 mg/L和2 mL/min左右时,处理效果最好.通过对重金属废水的处理,可以达到以废治废的效果.

连续流反应器中非活性固定化废菌体填料对Pb^(2+)的去除特性

通过连续流反应器运行的正交试验,研究了以非活性固定化啤酒酵母废菌体为填料吸附去除水中的Pb2+,确定各影响因素的主次顺序及较优水平.考察了溶液pH,流速和酵母装柱密度对Pb2+去除效果的影响.结果表明:在pH为6,流速为5mL/min,酵母装柱密度为80 g/L时,Pb2+的去除效果较好,为3个因素组合的较优水平.在反应器开始运行的40 min内,流出液中ρ(Pb2+)(Ct)与流入液中ρ(Pb2+)(C)的比值增长很快,大部分Pb2+都被酵母吸附,Pb2+的去除率最高可达92%,说明在连续流条件的动态试验中,非活性固定化啤酒酵母对Pb2+的去除是一个快速过程,而以废菌体为填料的连续流反应器去除水中的Pb2+污染是可行的.

Pb-17Li回路技术的初步分析

本文综合国外有关Pb-17Li回路的经验,结合本人的实践,就聚变堆包层(包括Iter-HCLL)的Pb-17Li回路,主要是对实验用Pb-17Li回路的设计和运行的诸要点做一评述,同时介绍一些设计中的普遍原则和一些重要数据。

430不锈钢在550℃流动Pb-Bi合金中的腐蚀行为

为了研究430不锈钢(430ss)与高温Pb-Bi合金的相容性,将430ss浸没在550℃、2.98m/s的液态Pb-Bi合金中进行200h、400h和600h的腐蚀试验。利用XRD、SEM和EDS进行检测,分别研究经腐蚀不同时间后试样表面和截面的腐蚀现象。结果表明:腐蚀试样表面首先产生不规则形状的由Fe、Cr、O三种元素组成的氧化物,而后逐渐生长并汇集成相对均匀的氧化层;氧化层呈双层结构,分别为外氧化层和内氧化层,外氧化层主要由疏松多孔的Fe3O4以及部分渗入的Pb-Bi组成,内氧化层主要由致密的Fe-Cr尖晶石(Fe,Cr)3O4组成;随腐蚀时间的延长(0~600h),内外氧化层厚度不断增加并变得相对均匀;在腐蚀过程中同时发生溶解腐蚀和氧化腐蚀。

PB反应器关键工序质量控制与检验

本文介绍了PB反应器关键工序的工艺方案研究 ,详细论述了关键工序应采取的工艺技术和过程质量控制措施 。

预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐Pb-Bi腐蚀性能的影响

针对液态Pb-Bi共晶(LBE)冷却快堆开发了一种新型高硅12Cr铁素体/马氏体钢,为进一步增强其耐Pb-Bi腐蚀性能,提升燃料组件的安全性,采用预氧化法对其进行了表面防护处理,表征了预氧化膜的结构,分析了预氧化处理对12Cr铁素体/马氏体钢耐550℃饱和氧LBE的腐蚀性能的影响。结果表明,该钢在720℃、1%O_(2)+99%N_(2)气氛中预氧化1 h时形成的氧化膜主要是(Fe,Cr)_(2)O_(3)和MnCr_(2)O_(4)氧化物,此氧化膜可有效阻止钢中Fe元素的向外扩散和LBE中O元素的向内扩散,进而提升了材料的耐LBE腐蚀性能。但由于Mn较高的扩散速率和在LBE中较高的溶解度,预氧化膜中的Mn元素会逐渐扩散和溶解至LBE,导致部分氧化膜失效并形成局部腐蚀区,当LBE腐蚀1000 h后,合金表面的局部腐蚀区可达60%。本工作揭示了新型高硅12Cr铁素体/马氏体钢中预氧化膜的微观结构、保护效果和失效机制,为进一步提升其预氧化膜的有效性和稳定性指明了方向。

液态锂铅合金残渣中微量氚的回收

氚提取的系统设计中,如何严格限制氚损失和减小其辐射风险是非常重要的问题。利用同位素交换法对模拟液态锂铅合金残渣中的微量氚进行回收。研究结果表明,同位素交换法对液态锂铅合金残渣中的氚回收是有效的;交换载带气的最佳组成为He+0.1%D2。载带气相同时,交换温度和交换次数对渣中氚的回收率有显著影响。温度越高、交换次数越多,氚回收率越高;823K时,经过6次交换后的氚回收率接近80%。此外,依据气体与液态金属接触的动力学数学模型,推导出了锂铅合金滞留氚量释放的数学近似表达式。

可用于小型铅铋冷快堆的核能制氢技术分析

核能制氢作为一种有前景的大规模制氢方法,得到广泛研究。该文介绍了适用于核能制氢的反应堆堆型,以及可用于核能制氢的主要方法,并对可用于小型铅铋冷快堆的核能制氢技术进行了分析。分析结果表明,小型铅铋冷快堆制氢的潜在技术路线为热化学裂解水溴钙循环或甲烷直接裂解法。

不锈钢基体上制备Al_2O_3涂层的研究

在核反应堆液态Li-Pb包层中,涂层的研究和发展是重要的内容。由于Al2O3涂层高电阻率的特性及与液态Li-Pb有良好的兼容性,所以成为陶瓷涂层中的最佳候选材料之一。采用射频磁控溅射法,在奥氏体不锈钢基体上制备了Al2O3涂层,并且研究了分别于800和1000℃进行热处理时温度对涂层的相组成、表面形貌、界面组织及绝缘电阻率的影响。结果表明,Al2O3涂层组织致密、均匀。经1000℃热处理后主要组成相为具有高温热稳定性能的α-Al2O3和少量的γ-Al2O3。不锈钢基体与Al2O3涂层层间界面结合良好可能是由于经退火处理后出现新生FeAl相,提高了涂层与基体的结合强度;涂层电阻率在1×1012～1×1014Ω·cm,绝缘性能良好。

铅冷行波堆堆芯物理设计及中子学特性分析

行波堆是一种先进的核能系统,可以通过堆内易裂变核素和可转换核素的优化布置,在寿期内能够保持易裂变核素的总量恒定从而维持堆芯有效增殖因子稳定。铅基材料作为冷却剂不仅具有优良的热工性能和化学安全特性,而且具有更低的中子慢化能力和更小的俘获截面,尤其是208Pb,因此采用208Pb冷却的行波堆具有更优的物理性能。本文提出了一种208Pb冷却的行波堆堆芯初步设计方案,并使用Super MC程序对方案进行计算和分析,其有效增殖因子(keff)在寿期内变化较小,稳态时为1.02左右,功率分布曲线随时间沿着轴向移动。其次,基于该堆芯设计方案,研究了不同点火区长度和富集度以及反射层材料对铅冷行波堆堆芯性能的影响。结果表明,点火区长度和富集度对铅冷行波堆稳态有效增殖因子无明显影响,但对功率分布影响较大;反射层材料对堆芯影响较大,208Pb作为反射层时,稳态时堆芯有效增殖因子最大,堆芯物理性能最佳。

铅铋冷快堆堆芯轴向一维单通道稳态分析

通过建立简化的堆芯轴向一维单通道稳态模型并编制相应的程序,对铅铋冷却快堆物理热工耦合问题进行研究。该模型主要包含中子扩散﹑燃料元件导热和冷却剂输热三个部分。并详细介绍了各部分的迭代求解流程。依据文献中提供的MYRRHA反应堆参考设计方案进行堆芯参数计算,得到了与文献相一致的结论,验证了程序,为下一步开展铅铋冷却快堆堆芯的瞬态研究奠定了基础。

球床结构对PB-FHR中子物理特性的影响研究

氟盐冷却高温球床堆(PB-FHR)中燃料球的装卸依靠浮力完成。球床结构受堆芯几何、装卸料速度、熔盐密度、熔盐流动等诸多因素的影响,其不确定性是反应堆物理设计和安全分析中重点考虑的内容。参考装卸料实验台架(PRED)的实验结果,采用蒙特卡罗程序(MCNP)完成了固态燃料钍基熔盐实验堆(TMSR-SF1)球床堆积密度、球床底部形状、冷却剂泄漏导致的液位下降等因素对中子物理关键参数的影响分析。结果表明,堆积密度的增加(50%～64%)导致燃料球装载量的增加、有效增殖因数的增加、温度系数的增加和控制棒价值的减小;相对于平坦型球床底部结构,外锥型结构会随着锥角的增加导致反应性先增加后减小,内锥型和斜面型结构则会引入负反应性;冷却剂泄漏事故引起的堆芯冷却剂液位大幅降低会导致堆积密实幵引入负反应性。

旋转床CO还原澳大利亚PB粉特性及动力学研究

采用自主研制的小型旋转床反应器,结合化学分析和X射线衍射分析等技术对CO还原澳大利亚PB粉进行了直接还原实验研究。结果表明:CO流量为200 mL/min,矿粉粒径范围为0.044~0.089 mm,还原时间为60 min,还原温度为1 000℃时,还原产物还原度和金属化率达到最大值,分别为92.70%和86.28%;在700~1 000℃内基于收缩未反应核模型对澳大利亚PB粉还原反应进行动力学分析,得出反应前期(t<30 min)还原过程由气体内扩散和界面化学反应混合控制;反应后期(t>30 min)还原反应的限制性环节为气体内扩散,指前因子A为0.006 72 s^(-1),表观活化能E为10.043 kJ/mol。

熔盐冷却球床堆热通道热工水力特性数值分析

基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)通用计算程序Fluent,研究了模块化熔盐冷却球床堆(Pebble Bed Advanced High Temperature Reactor,PB-AHTR)中心热通道稳态热工水力行为。利用已开发的多孔介质流固两相局域非热平衡模型计算了球床堆中的压降、冷却剂的温场分布以及固相球床的温场分布,计算并比较了不同的多孔介质阻力因子(Ergun与KTA)对通道内的冷却剂流动以及温场分布的影响,并对丧失部分冷却剂情况下通道内的冷却剂及燃料温度进行了计算分析。结果表明使用不同的阻力因子对堆芯压降计算结果和流场的分布影响较大;而冷却剂温场及固相球床温场和球心的温度分布在不同的阻力因子下的差别较小,在PB-AHTR的设计参数下堆芯产生的热量能够被有效的输出,设计具有较大的安全裕度。计算结果对于球床堆的优化设计提供了一定的参考价值。

铅铋冷却沸水快堆热工水力系统安全分析程序开发

针对铅铋冷却沸水快堆(PBWFR)主回路系统建立了系统热工水力分析的数学物理模型,并开发了适用于PBWFR的热工水力系统安全分析程序SACOL。利用SACOL对PBWFR的稳态和瞬态热工水力特性进行了研究,并重点模拟了无保护超功率事故(UTOP)。计算结果表明:PBWFR在稳态时具有足够的安全性,但在UTOP中,功率短时间的迅速升高会导致包壳温度超过安全限值。