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HTR-10一回路放射性核素在石墨上的
吸附及其微观机理研究
房超曹建主董玉杰
清华大学 核能与新能源技术研究院,北京 100084
摘要:通过巨正则系综方法与第一性原理计算,研究了100~900℃下,134Cs、137Cs、90Sr、110Agm、131(I)5种
重要核素在石墨上的吸附率随温度、压强等参数的变化,并根据工程实际参数,推算他们在HTR-10一回
路中反射层、石墨碳砖以及石墨粉尘上的吸附量。研究表明,Cs和Sr倾向于吸附在石墨的H位,而Ag和
1倾向于吸附在石墨的T位,且他们的吸附能也有所差异。此外,核素粒子数密度与吸附率呈线性关系,
而温度与吸附率呈指数关系。最后,通过研究5种核素在HTR-(1)0(一)回路中的吸附情况,发现其中的放射
性主要来自于核素134Cs、137Cs和131I,而90Sr和110Agm的贡献较少,这与唯象模型的保守估计结论一致。
关键词:10MW高温气冷堆;石墨;放射性核素;吸附
O647.311;O647.32;TL424 A
StudyofAdsorptiononGraphiteandItsMechanismofRadionuclides
inPrimaryCircuitofHTR-10WithAbinitioTheory
FANG ChaoCAOJian-zhuDONGYu-jie
InstituteofNuclearandNewEnergyTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China
Abstract:Theadsorptionbehaviorongraphiteanditsrelationshipwithtemperatureand
atomicdensitiesofradionuclides134Cs,137Cs,90Sr,110Agmand131Iwerestudiedwith
grandcanonicalensembleandabinitiomethods. Furthermore,withtheengineering
parametersofHTR-10,theamountsoftheseradionuclidesadsorbedonreflector,car
bonbricksandgraphitedustswerealsocalculated.ItisshownthattheCsandSrare
likelytobeadsorbedontheHpointofgraphite,whichisdifferentfromtheadsorbed
pointsandadsorptionenergiesofIandAg.Thelinearfunctionofadsorptionrate-tem
peratureandexponentfunctionofadsorptionrate-atomicdensitieswerealsoobtained.
Atlast,itisfoundthatthemajoramountsofadsorbedradioactivityinprimarycircuitof
HTR-10arecontributedby134Cs,137Csand131I,whichconsistswiththeconservational
evaluationsobtainedbytraditionalmodel.
Keywords:HTR-10 ;graphite ;radionuclide ;adsorption
日芯H_钿木,J△l…J不用
;的吸附量进行计算是
莹尼亚大学的Flavio,
}原子在石墨表面的嘎
Sr倾向于吸I
T位,他们在j
『Ⅱ图2所示。
)tion-particledensit.
:间,除110Ag”外
!的升高骤然降ff
变 化 。从 图5可
升 儿 A.
i内 的 容
下,氦气
e总装量由
q靠石里出
a nanot,
1003-1
P. Ad.,
peimag
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