含铜离子水溶液的辐射分解行为

TL13; 铜与铜合金广泛应用于核材料领域,对于材料腐蚀控制和氢爆风险评估,含铜离子水溶液辐解的影响必须予以考虑.本工作开展了含铜离子水溶液γ辐解实验,探究了不同吸收剂量、吸收剂量率和Cu2+浓度对H2O2、O2和H2生成的影响.实验结果表明:随着吸收剂量的增加(0～1.80 kGy),H2O2和气相中H2的浓度先增大后趋于稳态,其稳态浓度分别为5.41×10-6 mol/L和7.91×10-5 mol/L,而气相中O2 的浓度则维持在9.04×10-4 mol/L.Cu2+的存在使H2、H2O2的平衡浓度分别提升一个和两个数量级,对H2O2、H2的生成起到促进作用,但对O2的生成基本没有影响...

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Published in辐射研究与辐射工艺学报 Vol. 41; no. 4; pp. 1 - 10
Main Authors 林蕴良, 郭子方, 林子健, 吴志豪, 周煜筑, 张鹏, 林铭章
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学技术大学核科学技术学院 合肥 230026%中国科学技术大学国家同步辐射实验室 合肥 230029 01.08.2023
Subjects
化学动力学模拟
Aqueous solution containing copper ion
γ射线
辐射分解
Radiolysis
含铜离子水溶液
Chemical kinetics modeling
γ-rays
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ISSN1000-3436
DOI10.11889/j.1000-3436.2023-0006

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Summary:TL13; 铜与铜合金广泛应用于核材料领域,对于材料腐蚀控制和氢爆风险评估,含铜离子水溶液辐解的影响必须予以考虑.本工作开展了含铜离子水溶液γ辐解实验,探究了不同吸收剂量、吸收剂量率和Cu2+浓度对H2O2、O2和H2生成的影响.实验结果表明:随着吸收剂量的增加(0～1.80 kGy),H2O2和气相中H2的浓度先增大后趋于稳态,其稳态浓度分别为5.41×10-6 mol/L和7.91×10-5 mol/L,而气相中O2 的浓度则维持在9.04×10-4 mol/L.Cu2+的存在使H2、H2O2的平衡浓度分别提升一个和两个数量级,对H2O2、H2的生成起到促进作用,但对O2的生成基本没有影响.H2O2和H2的平衡浓度随着吸收剂量率的增大而升高,当吸收剂量率从1.40 Gy/min增大到46.93 Gy/min,其平衡浓度分别从4.56×10-6 mol/L和1.78×10-5 mol/L升高到2.46×10-5 mol/L和3.81×10-4 mol/L,而在此吸收剂量率范围内O2基本不受影响.同时,基于水辐解反应动力学和气液两相传质双膜理论,我们构建了含铜离子水溶液辐解计算模型.模拟结果与实验数据相比,标准化平均偏差的绝对值基本在1%～7%之间,最大约24%,证明了计算模型的有效性和正确性.在此基础上,运用该模型计算了C6+离子辐照下含铜离子水溶液的辐解行为,模拟结果与文献报道的实验数据吻合良好,表明模型具备可扩展性.
ISSN:1000-3436
DOI:10.11889/j.1000-3436.2023-0006