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有效分离氘气 为可控核聚变提供潜在燃料

 

      近日从西交利物浦大学了解到,该校与英国利物浦大学合作,在可控核聚变领域取得突破,研究出一种可有效获取高纯度氘的材料。相关成果近日在国际学术期刊《科学》发表。

  据西交利物浦大学化学系丁理峰博士介绍,可控核聚变是一种绿色能源,但如何找到稳定的可控核聚变燃料,仍是一个具有挑战性的课题。

  氢的同位素——氘,就是一种潜在的可控核聚变燃料,但氘在自然界中的浓度很低。“通常,高纯度、高浓度的氘是通过分离‘氢—氘’混合气体来获得的,但目前实现这种分离的技术能耗大、效率低、价格昂贵。”丁理峰说。

  由英国皇家学会会士、利物浦大学教授安德鲁·库珀带领的中英联合团队设计出一种新材料,它能通过一种被称为“动态量子筛分”的过程,将氘气体从混合气体中有效地分离出来。

  丁理峰和他的博士生杨思源为分离过程的理论建模作出了重要贡献。与一般实验化学需要瓶瓶罐罐的试剂不同,计算化学主要依靠高性能超级计算机,通过计算机模型来研究分子层面的“氢—氘”分离过程,找出这种材料具备优秀性能的原因。

  “这是一种混合多孔有机笼状材料,它能从混合气体中选择氘分子并大量吸附,是一种经济高效的解决方案。”丁理峰说,“分子模型有助于确定后续实验方向,从而开发出更好的分离材料。”

  据了解,除了用作可控核聚变的燃料,氘还被广泛运用于其他科学研究中,包括非放射性同位素追踪、中子散射技术以及制药等领域。

来源:科技日报

2020年1月20日