氢同位素

摘要： 深入理解辐照条件下氢同位素与CO_(2)反应的微观机制,可为聚变堆氘氚燃料循环工艺的优化设计提供数据支撑。基于此,采用第一性原理计算研究了等离子体放电条件下H_(2)和CO_(2)的微观反应机制,研究了不同温度和氢同位素效应对反应过程的影响。通过内禀反应坐标(IRC)算法结合反应过渡态获得4条初始反应路径,并对比研究了生成产物CH_(4)及CH_(3)OH的2条路径在热力学上的容易程度,以及不同氢同位素对各个反应的影响。研究发现,氚的自发衰变或等离子体中的高能电子都会诱导氢同位素与CO_(2)发生反应,形成CO、H_(2)O、CH_(4)及CH_(3)OH等产物;在高能电子诱导CO_(2)的离解后,由4条初始反应路径组成的复杂反应可以自持发生,且该复杂反应中存在2种倾向;升高反应温度对CO_(2)转化为有机物(CH_(4)和CH_(3)OH)具有一定的促进作用。

摘要： 在古海洋、古环境研究领域,水体盐度重建是长期以来亟待解决的难题。在无机地球化学作为古盐度计应用日趋成熟的同时,有机地球化学指标为解决该问题提供了不同的思路和观点。经过数十年来的大量生物培养实验和环境研究,基于C_(37.4)烯酮的质量分数、古菌膜脂的ACE(archaeol and caldarchaeol ecometric)指数、长链二醇的醇指数指标(diolindex,DI)和脂类氢同位素组成等都被证明与水体盐度有相当密切的联系,可以将它们作为指示区域水体古盐度变化的参考证据。需要指出的是,由于对这些生物标志物的生物来源和合成过程了解的局限性以及其他环境因素的影响,本研究也讨论了在具体应用时需要考虑的适用范围及区域校正问题。

摘要： 基于聚变核材料科研和生产、高温气冷堆产氚、氚放射性环境监测的需要设计了一套用于氢同位素分析的高分辨氢同位素质谱仪(HR-IRMS),通过简单易操作的压强法配气系统,建立了氢氘氚配气装置.所研制的HR-IRMS仪器分辨率达2 210,测量精密度达0.02％,相对原子质量范围为1～15 0.比对分析表明,其具有良好的运行稳定性和测定结果准确性,可实现氢同位素直接分析.

摘要： 对氢同位素色谱分析研究进展进行了综述,内容主要包括分析原理、材料研究与分析柱研制.材料研究主要包括改性材料的负载量、阳离子种类、阴离子种类.分析柱研制在材料研究的基础上进行,根据测试需求,在材料性质、柱型、柱长等方面进行设计,优选出适合于具体使用场景的建议柱型.无过渡金属磁性催化作用的氧化铝PLOT(porous layer open tubular)柱,适用于氢同位素的正-仲态分离;含过渡金属磁性催化作用的氧化铝色谱柱,适用于氢同位素的分子态分离.一般地,PLOT柱使用寿命较短,但其适用于快速分析;微填充柱分析时间较长,但性能稳定性较好.有序介孔材料(OMMs),具有较大比表面积,通过调节介孔孔径有望提升氢同位素低温分离性能;过渡金属离子(如Cu(Ⅰ))对氢分子的Kubas作用,有望实现氢同位素常温洗脱分离.

摘要： 为了研究低温下氢同位素样品的液化以及结晶生长规律,必须对样品进行大量的离线实验和验证,以获取样品在冷冻过程中的各项参数.采用基于G-M机械制冷的自适应减振/蓄冷/传热技术,设计并研制了离线实验用低温实验样品架,并进行了实验.结果表明,采用离线实验用低温实验样品架可获得与在线低温物理实验要求相同的温度和振动条件,即样品架最低温度为8.4 K,泡沫微球样品的振幅小于±400 nm.

摘要： 以重氢重氧水(D:35.1 atom％;18O:97.2 atom％)为同位素原料,先通过氢氧气发生器获得D2和18O2,再将D2、 18O2分别通入石英管在催化剂催化作用下与过量高纯氧气/高纯氢气及应,合成得到35.1 atom％重水和922 atom％重氧水.结果 表明,该方法具有同位素丰度稀释少,易调节的优点,可以作为水精馏法生产重氧水的后处理工艺,并可以副产一定丰度重水.

摘要： 建立了高温裂解/元素分析-稳定同位素比值质谱联用技术(TC/EA-IRMS)测定油脂稳定氢氧同位素比值(δ2H和δ18O)的方法,并根据氢氧同位素特征开展花生油掺假检测技术研究.对28个花生样品、5个大豆样品和6个油菜籽样品榨油后测定δ2H值和δ18O值,结果发现三种油的δ2H值分布范围分别为-231.50‰～-213.69‰、-183.11‰～-169.53‰和-192.17‰～-175.82‰;δ18O值分布范围为 14.06‰～16.77‰、19.77‰～20.98‰和24.31‰～27.45‰;其中花生油的δ2H值与大豆油和菜籽油存在显著性差异(P＜0.01),模拟实验表明根据氢氧同位素特征可检测花生油中掺入大豆油或菜籽油.通过对氢氧同位素比值的二维分布对比,可以更为全面的评价和鉴别花生油的掺杂掺假情况,为花生油的掺假鉴别提供了研究基础和技术支持.

摘要： 液态锂铅合金可兼作中子倍增剂、氚增殖剂以及冷却剂,因此液态锂铅合金包层被认为是一种在示范堆(DEMO)或聚变电站中颇有应用前景的增殖包层设计.为了连续监测锂铅增殖包层模块中氚的输运情况,准确、快速测量液态增殖剂的产氚率,需要实时在线测量流动液态增殖剂中氢同位素的浓度.现有传感器都是通过一定手段测定液态金属中的氢分压,然后代入Sieverts定律计算氢同位素浓度,其中氢同位素溶解度系数与同位素浓度的准确测量息息相关.目前氢溶解度系数测量方法主要分为定容法和渗透法,各团队对锂铅合金中氢同位素溶解度系数的测定数值差异较大.一方面由于氢同位素在液态锂铅合金中的溶解度极低,实验误差的影响不可忽视;另一方面杂质效应也会导致溶解度系数的差异,来自空气、水、CO中的氧会引入到锂铅中形成Li2 O,而与氧的反应会消耗液态锂铅合金中的Li,使Li活性降低,进而降低氢同位素的溶解度,因此氧含量以及其他杂质的控制对于锂铅合金的实际应用至关重要.近几年已开发的液态锂铅中氢同位素在线测量传感器主要包括金属渗透窗传感器和固体电解质传感器.金属渗透窗传感器结构简单,可靠性高,研究者们主要从材料选择和器件结构优化等方面不断尝试,并取得了丰硕的成果.目前的研究证实了动态测量模式在液态锂铅中氢同位素浓度快速在线测量方面的可行性,需解决的问题是如何避免金属探头材料的氧化,保证长期工作的稳定性.固体电解质测氢传感技术相对成熟,但陶瓷材料韧性较差,测试时需要通入参考气体,并且在器件结构设计和材料选择方面要求更高.还有一些液态金属在线测氢技术,探头采用多孔陶瓷来收集气体,主要用于铝液中氢浓度的测量.对于液态锂铅合金测氢,仍需探索材料的发气性与锂铅材料的相容性,以及对锂铅中极低氢同位素浓度测量的可行性.本文首先论述了影响氢同位素在液态锂铅合金中溶解度的因素,然后综述了液态锂铅合金中氢同位素溶解度系数的研究进展,包括其原理和研究方法,讨论了不同方法测量数值的差异.此外,本文对在线测量液态锂铅合金中氢同位素浓度传感器的研究进行了概述.最后,对在线测量液态锂铅合金中氢同位素浓度传感器的器件优化和未来发展方向作出了评价.

摘要： 在聚变反应堆中,液态锂铅合金作为一种较理想的氚增殖剂和中子倍增剂一直被广泛应用。其中氢同位素的测量对反应堆安全、 氚提取和产氚率至关重要。我们采用质谱测量分析氢氘混合气在液态锂铅合金中渗透气体成分,从而探究氢同位素在锂铅合 金中的同位素效应。结果表明渗透气体含有 47.02% HD,33.39 % H2, ~19.54% D2,且测量的可重复性较好。

摘要： 水分是生态系统的重要因子,水同位素自然示踪和人工标记是研究生态系统水循环过程的重要方法,利用水同位素所具有的示踪、整合和指示等功能特征,通过测量和分析生态系统中不同组分所含水分的氢氧同位素比值的变化情况,可实现生态系统蒸散发的拆分、植物水分来源判定和叶片水同位素富集机理研究,是研究生态系统水循环过程机理和生态学效应不可或缺的技术手段.该文首先简要回顾了生态系统水同位素发展和应用的历史,在此基础上阐述了水同位素技术和方法在生态学研究热点领域应用的基本原理,概述了水同位素在植物水分来源判定、蒸散发拆分、露水来源拆分、降水的水汽来源拆分以及17O-excesS的研究进展,并介绍了植物叶片水富集机理及基于稳定同位素的碳水耦合研究.最后,指出了水同位素研究亟待解决的问题,展望了水同位素应用的前沿方向,旨在利用水同位素分析加深对生态系统的水分动态、植被格局和生理过程的理解.

摘要： 在自然界水循环过程中,同位素分馏导致水中氢同位素组成具有时空差异,利用天然水体的D同位素组成特征,研究水体的形成、运移和混合等动态过程,有助于揭示水资源形成与水环境演化的主要过程及其驱动机制.采用带顶空自动进样器的在线气体制备和导入装置与稳定同位素比质谱仪的联用系统，通过H2-_H2O平衡法，测定天然水δD，研究温度、参考气信号强度、样品水体积、水平衡时间、H3因子、盐分对水中氢同位素组成分析的影响。

摘要： 分子碳、氢同位素分别在研究有机质的生源和沉积时的气候-水体环境特征方面具有重要价值,正构烷烃是原油中的主要组分,开展碳-氢同位联合分析可以为油源分析提供两个不同意义的限定指标.前期工作报道了塔里木盆地原油中正构烷烃碳-氢同位素组成及其主控因素,结合生物标志物组成为不同类型的原油混合过程分析提供了证据.本文研究了热解温度对沥青质释放的正构烷烃氢同位素组成的影响，测定了不同来源原油沥青质热解正构烷烃的氢同位素组成，对比了塔里木盆地原油沥青质热解正构烷烃与原油饱和烃组分中正构烷烃的碳-氢同位素组成。

摘要： 沉积物中单体正构烷烃氢同位素研究可以提供沉积正构烷烃的成因信息,因而具有广阔的应用前景.虽然现代沉积物中正构烷烃的氢同位素组成应该反映了研究区各类生物正构烷烃氢同位素组成的混合,但是通过湖泊沉积物与研究区各类生物的对比研究,可以认识湖泊沉积物中单体正构烷烃氢同位素组成的生物源.对抚仙湖沉积物进行了系统地采样，研究了低纬度亚热带地区湖泊沉积物中正构烷烃氢同位素组成特征，并且与该湖泊水生植物及其周围地区陆生植物中正构烷烃氢同位素组成进行比较，探讨了它们的生物源。同时，与生态环境不同的甘南示海湖中沉积正构烷烃氢同位素组成进行了对比研究，探讨了生态环境对沉积正构烷烃氢同位素的影响。这些为沉积单体正构烷烃氢同位素的应用研究提供了科学依据。

摘要： 核能是目前公认的能最大规模替代矿物燃料的能源,它分为核裂变能和核聚变能.聚变能有着资源丰富、没有矿物燃料能源以及核裂变能源对环境的不良影响等无可比拟的优点.最容易实现、最重要的聚变反应是氚氚聚合生成氦并释放中子和能量.为廉价制取氘以及调高核原料的利用率,出现了分离氢同位素的问题.分离氢同位素的高效方法主要有热扩散法、分级吸收法、低温精馏法.由于液氢精馏的分离系数相对其他方法较大,使用小规模的设备可以处理很大的物料流量,并且在低温操作条件下可以忽略氚的渗透性,目前低温精馏作为工业规模分离氢同位素的方法已得到广泛的认同.

摘要： 由于奶粉单分子脂肪酸碳氢稳定同位素对奶粉的合成过程和产地溯源具有重要的指示意义,因此研究要以15种奶粉为研究对象,用Folch等的改良方法提取脂肪酸,并用盐酸甲醇进行甲酯化,采用气相色谱质谱联用的高温氧化还原法(GC/C/1RMS)和高温裂解法(GC/TC/1RMS)分别测试其碳氢稳定同位素组成,并对脂肪酸碳氢稳定同位素组成及变化趋势进行分析,了解其碳氢同位素组成与产地环境和气候的关系,最终为判别奶粉产地建立新方法,并为建立奶粉同位素数据表库提供基础数据.

摘要： 柴达木盆地位于青藏高原北端,近年来围绕柴达木盆地北缘的油气勘探取得了重大突破,先后在东坪、牛东、尖顶山和冷东构造带取得了重大的天然气发现,其中在牛东和东坪发现的天然气资源量超过了1.5×1011m3.这些构造带天然气成因类型、伴生原油来源、成藏规律仍有较大的争议.本次研究对象是柴北缘天然气组成及天然气碳、氢同位素特征,及伴生原油的碳同位素特征,对柴北缘气来源和成藏规律进行了探讨.

摘要： 对凝析油、中质油、重质油等类型的原油分别进行顶空气烃类固相微萃取和柱层析法分离饱和烃馏分,并对萃取产物和饱和烃馏分开展了其组成及碳、氢同位素测试.结果表明,除了凝析油样品,2种处理方法获得的烃类化合物气相色谱特征差异明显,原油经传统的柱层析色谱法分离后得到的为nC10以后的烃类,而顶空气体中烃类丰富,萃取到的化合物为碳数范围为nC6～nC17的正、异构烷烃及环烷烃、苯系物等.在开展同位素组成分析时,同一样品在相同时间内,顶空气体中的正构烷烃和饱和烃馏分中的正构烷烃之间无明显的碳、氢同位素分馏效应.可以结合2种提取方法以拓宽同位素研究中正构烷烃的碳数范围,以便获得更为全面的地球化学信息.

摘要： 准噶尔盆地南缘发育了多处泥火山,其中以独山子泥火山为代表,活跃的泥火山喷口不断有水、泥、原油等溢出,同时释放出大量以甲烷为主的温室气体.不同喷口甲烷氢同位素组成在-221‰～-249‰变化,碳同位素组成介于-40.6‰～-43.2‰,而乙烷的碳同位素组成介于-25.2‰～-27.6‰.基于C和H同位素值判识释放气体是一种典型的热成因低熟煤型气.通过起源对比认为该气体很可能来自中—下侏罗统煤系烃源岩.氦同位素组成显示为壳源氦.独山子泥火山喷口甲烷宏渗漏通量为0.4～2.4kg/d,喷口周边干燥地表甲烷微渗漏通量平均为4950mg/(m2·d).独山子泥火山甲烷释放通量至少为22.1ton/a,其中甲烷微观渗漏占了总通量的95％.

摘要： 水镁石(Mg(OH)2)是一种非常重要的高含水矿物,含水重量比高达31wt.％,在矿物物理和高温高压实验中,经常被用作研究高含水相矿物物理化学性质的模型.关于水镁石在高温高压下的性质研究,目前已有大量的研究报道,包括晶体化学、状态方程、弹性波速测量、红外/拉曼光谱学测量,以及高温高压下的脱水以及相变规律.这对认识矿物结构水(结构羟基)对地球深部含水矿物性质及动力学过程的影响有着重要的启示意义.另一方面,在地球化学同位素分馏研究领域,关于水镁石中H/D同位素分馏也有着不少的实验和理论研究.水镁石作为含水矿物的典型代表,对探索在地球深部的高温高压条件下,H/D同位素在含水矿物(结构水)和熔体(自由水)中的分布规律有着重要的指示.

摘要： 水镁石(Mg(OH)2)是一种非常重要的高含水矿物,含水重量比高达31wt.％,在矿物物理和高温高压实验中,经常被用作研究高含水相矿物物理化学性质的模型.关于水镁石在高温高压下的性质研究,目前已有大量的研究报道,包括晶体化学、状态方程、弹性波速测量、红外/拉曼光谱学测量,以及高温高压下的脱水以及相变规律.这对认识矿物结构水(结构羟基)对地球深部含水矿物性质及动力学过程的影响有着重要的启示意义.另一方面,在地球化学同位素分馏研究领域,关于水镁石中H/D同位素分馏也有着不少的实验和理论研究.水镁石作为含水矿物的典型代表,对探索在地球深部的高温高压条件下,H/D同位素在含水矿物(结构水)和熔体(自由水)中的分布规律有着重要的指示.

摘要： 提供了一种碳同位素分析设备1A，包括：二氧化碳同位素发生器40；设置有燃烧单元和二氧化碳同位素净化单元，所述燃烧单元从碳同位素生成包含二氧化碳同位素的气体；光谱仪10，包括具有一对反射镜的光学谐振器12a和12b和确定从光学谐振器12a和12b透射的光的强度的光电检测器15；和光发生器20A，包括：单个光源23；第一光纤21，传输来自光源的第一光；第二光纤22，产生波长比所述第一光更长的第二光，所述第二光纤从所述第一光纤21分光，并在下游与所述第一光纤21耦合；在所述第一光纤上的第一放大器25；在所述第二光纤22上的第二放大器26，所述第二放大器26的频带与所述第一放大器25的频带不同；以及非线性光学晶体24。

摘要： 本发明提供了一种氢置换吸附法富集氢同位素中痕量重核氢同位素的方法及系统，属于化工分离领域。本发明首先使用分离柱吸附纯氕至饱和，再将原料气通入分离柱中进行置换吸附，再通过气体加热的方式进行脱附，从而实现痕量重核氢同位素的分离。本发明提供的方法及系统无需多级分离柱，无需分段加热，单次分离时间短，且脱附彻底、富集效果好、回收率高、成本低。

摘要： 本发明公开了一种从氢同位素锂化物中回收氢同位素的方法，目的在于解决从氚化锂中提取和回收氚时，加热分解的需在700°C以上，而在锂‑铝合金中进行氚化锂的热分解提氚则需要控制在530°C~630°C之间，且气固交换法除氚则需要580°C以上的问题。其包括如下步骤：在保护气氛下，将氢同位素锂化物、二硼化镁混合，并将混合物进行吸氢反应，得到吸氢产物；再将吸氢产物进行放氢处理，并将氢同位素通过放氢反应实现回收。本发明操作温度低、时间短，对于在氢同位素的回收、提取、除去等过程中，降低氢同位素的渗透损失，提高安全系数，及对于环境的保护，促进氢同位素燃料技术的发展和应用，具有重要的现实意义和进步意义。

摘要： 本发明公开了一种基于大型离子探针对含水矿物中水含量、氧同位素和氢同位素同时进行分析的方法。该方法基于大型离子探针的高空间分辨率以及多接收杯做检测器的特征，实现了超高分辨率下(10％MRP＞10000)，使用多接收器跳峰同时测试水含量、氧同位素和氢同位素，在一次采集过程中，就完成了所有的离子的采集。本发明以两个磷灰石样品(Kovdor，Durango)和三个玻璃样品(LBS7H，LBS5H，LBS6H‑)作为分析对象示例，实现了基于大型离子探针的水含量、氧同位素和氢同位素同时分析，在保证分析精度的前提下，明显的缩短分析机时，提高了分析效率。

摘要： 本申请实施例提供了一种氢同位素气体分析样品室及氢同位素气体测量装置。样品室包括：外壳，所述外壳的一侧形成开口；出射窗，密封地设置于所述开口处，以与所述外壳共同形成密封腔，其中，所述出射窗由允许X射线穿透的材料制成；进气管路，与所述密封腔连通，用于向所述密封腔内引入氢同位素气体；以及韧致辐射靶片，由能够与氢同位素气体中的β射线形成X射线的材料制成，所述韧致辐射靶片在所述密封腔内面对所述出射窗且与所述出射窗间隔设置。本申请实施例通过将韧致辐射靶片与出射窗分离设置，能够提高β射线形成X射线的转换效率，并且还有利于X射线经由出射窗出射以提高探头探测的X射线计数率，从而提高探测能力。

摘要： 本发明的实施例提供了一种用于从以氦气为载体的氦气和氢同位素气体的混合气体中分离纯化氢同位素气体的装置，包括：分离床和纯化器；其中，分离床被设置成从混合气体中吸收氢同位素气体，并将吸收的氢同位素气体释放至纯化器，分离床释放的氢同位素气体中含有由混合气体中除氢同位素气体之外的其他气体形成的杂质；纯化器被设置成接收分离床释放的氢同位素气体以及杂质，纯化器被设置成允许氢同位素气体通过但不允许杂质通过；分离床还被设置成接收未通过纯化器的氢同位素气体和杂质。

摘要： 本发明提供了一种氢置换吸附法富集氢同位素中痕量重核氢同位素的方法及系统，属于化工分离领域。本发明首先使用分离柱吸附纯氕至饱和，再将原料气通入分离柱中进行置换吸附，再通过气体加热的方式进行脱附，从而实现痕量重核氢同位素的分离。本发明提供的方法及系统无需多级分离柱，无需分段加热，单次分离时间短，且脱附彻底、富集效果好、回收率高、成本低。

摘要： 本发明公开了一种从氢同位素锂化物中回收氢同位素的方法，目的在于解决从氚化锂中提取和回收氚时，加热分解的需在700°C以上，而在锂‑铝合金中进行氚化锂的热分解提氚则需要控制在530°C~630°C之间，且气固交换法除氚则需要580°C以上的问题。其包括如下步骤：在保护气氛下，将氢同位素锂化物、二硼化镁混合，并将混合物进行吸氢反应，得到吸氢产物；再将吸氢产物进行放氢处理，并将氢同位素通过放氢反应实现回收。本发明操作温度低、时间短，对于在氢同位素的回收、提取、除去等过程中，降低氢同位素的渗透损失，提高安全系数，及对于环境的保护，促进氢同位素燃料技术的发展和应用，具有重要的现实意义和进步意义。

摘要： 本发明公开了一种基于大型离子探针对含水矿物中水含量、氧同位素和氢同位素同时进行分析的方法。该方法基于大型离子探针的高空间分辨率以及多接收杯做检测器的特征，实现了超高分辨率下(10％MRP＞10000)，使用多接收器跳峰同时测试水含量、氧同位素和氢同位素，在一次采集过程中，就完成了所有的离子的采集。本发明以两个磷灰石样品(Kovdor，Durango)和三个玻璃样品(LBS7H，LBS5H，LBS6H‑)作为分析对象示例，实现了基于大型离子探针的水含量、氧同位素和氢同位素同时分析，在保证分析精度的前提下，明显的缩短分析机时，提高了分析效率。

摘要： 本发明涉及一种氢及氢同位素的快速分析检测装置及方法，包括：探测系统、进样系统、束源真空系统、激光系统和数据分析系统；探测系统包括探测真空腔室、探测器和加速电极；束源真空系统包括束源真空腔室。样品经束源真空腔室形成脉冲分子束进入探测真空腔室；激光系统依次提供对应波长激光光源，通过第一窗口进入探测真空腔室，对脉冲分子束进行选择性电离获得氢及氢同位素离子，并从第二窗口离开；电离后的氢及氢同位素在加速电极的推动作用下依次到达探测器；探测器接收电离后的氢及氢同位素离子信号后发送至数据分析系统以确定氢及氢同位素质量数和数量。本发明在检测时不受其他载气干扰，实现氢及氢同位素快速、高灵敏度检测。