在康寧AFR反應器中，氧化鐵（磁鐵礦Fe3O4或磁鐵礦γ-Fe2O3）在室溫下將堿水溶液添加到亞鐵鹽和鐵鹽混合物中形成。在反應器中，由于鐵還原加速而形成黃棕色沉淀物，得到膠體氧化鐵納米顆粒如圖所示。
在AFR反應器中合成氧化鐵納米顆粒的實驗條件Fe(NO?)?·9H?O和NaOH溶液的流速在20-60ml/h。對于所有實驗，還原劑與前體的摩爾比保持恒定為1:1。
不同流速下氧化鐵納米顆粒的粒度分布（PSD）
實驗顯示了在AFR反應器中不同流速所對應的結果：
在CTAB表面活性劑存在下獲得的λ最大值在480和490nm之間；
AFR中的心形設計使混合更佳；
氧化鐵NP的平均粒徑通常隨著流速的增加而減小，在50ml/h的流速下獲得最小粒徑。在60和50ml/h的較高流速下，分別觀察到窄PSD超過6.77−29.39nm和3.76−18.92nm；
另一方面，在20ml/h的較低流速下，在10.1−43.82nm。從圖所示的數(shù)據(jù)也可以確定，由于納米粒子的引發(fā)和成核在50ml/h下比在60ml/h時發(fā)生得更快。因為顆粒大小取決于納米粒子在反應器中的成核過程和停留時間，這也通過圖所示的TEM圖像得到證實，圖顯示制備的顆粒大小在2~8nm；
50 ml/h的微反應器中合成的氧化鐵納米顆粒的透射電子顯微鏡圖像
使用CTAB作為表面活性劑在AFR中合成的氧化鐵NP的TEM圖像
所示數(shù)據(jù)−對于表1中報告的PSD和平均粒徑，可以確定粒徑隨著進料流速的增加而減小，這歸因于較低的停留時間。在反應器中的較大停留時間（較低流速）為顆粒的團聚和晶體生長提供了更多的時間，從而獲取更大的顆粒尺寸。圖4A、B所示的TEM圖像也證實。
LFR反應器是一種新型的核反應器，它采用液態(tài)氟化物作為燃料和冷卻劑，不僅能夠大大提高反應器的效率，還能夠有效地解決傳統(tǒng)核反應器中的安全隱患，因此備受研究者的青睞。
該反應器的核心部件是由一螺旋型燃料管組成的反應堆芯，燃料管內(nèi)部充滿了含有鈾和釷的液態(tài)氟化物，而冷卻劑則是流經(jīng)這些燃料管的液態(tài)氟化鈉。與傳統(tǒng)的水冷堆相比，它具有更高的燃料利用率、更高的熱效率和更好的安全性能。
設備采用液態(tài)氟化物作為燃料和冷卻劑，能夠有效地解決傳統(tǒng)核反應器中的安全隱患。液態(tài)氟化物具有較高的沸點和熔點，能夠在大氣壓下保持液態(tài)，并且在高溫下具有較好的導熱性能。反應堆芯中的液態(tài)氟化物能夠保持穩(wěn)定的溫度和壓力，從而避免了反應堆爆炸的風險。此外，LFR反應器中的燃料管采用了曲線形設計，能夠有效地減緩核燃料的衰變熱釋放速率，從而減少堆芯溫度的升高。
它的燃料利用率和熱效率要比傳統(tǒng)核反應器高得多。鈾和釷的反應產(chǎn)生的熱能能夠直接通過冷卻劑傳遞到蒸汽輪機里面，從而轉化成電能。因此，它的熱效率比傳統(tǒng)核反應器高出30%以上。與此同時，燃料利用率也高達99.5%以上，相比之下，傳統(tǒng)核反應器的燃料利用率只有3%左右。
它具有更好的應對空間限制的能力。由于液態(tài)氟化物具有較好的壓力容納性能，可以采用更小型的設計，從而更好地適應空間有限的地區(qū)。與此同時，還可以采用模塊化的設計，使得堆芯和冷卻系統(tǒng)可以預先制造并裝配好，從而加快反應堆的建造速度和降低反應堆的成本?？傊?，LFR反應器是目前有前途的核反應器之一，它具有更高的安全性能、更高的燃料利用率和熱效率、更好的適應性能等優(yōu)點，有望在未來成為解決能源危機的重要途徑。
關注公眾號
