高溫FLiBe熔鹽顆粒粒徑分布特征研究

劉立志 付海英 劉忠英 馬繼飛 杜 林唐曉星 錢 淵 姚 劍 李玉蘭

1（中國科學院上海應用物理研究所微觀界面物理與探測重點實驗室 上海 201800）

2（中國科學院大學 北京 100049）

含鈹熔鹽的化學毒性很強，在2012年被國際癌癥研究機構列為一類致癌物［1］。鈹的主要危害是吸入毒性，含鈹顆粒（尤其是BeF2等易溶于水的化合物）隨著呼吸進入人體，對肺部造成不可逆的損傷［2-4］。而 FLiBe 熔鹽作為釷基熔鹽堆（Thorium Molten Salt Reactor，TMSR）專項的冷卻劑和燃料鹽載體，其安全控制不可忽視。研究發現顆粒物粒徑分布會嚴重影響除鈹效率［5］。針對熔鹽制備與反應堆運行的特殊高溫工況，為了實現對含鈹熔鹽顆粒的準確監測和有效去除，必須充分了解高溫FLiBe熔鹽顆粒的粒徑分布和形態特征。

高溫FLiBe 熔鹽具有熔點低、沸點高、熱容高、腐蝕性較強等特點，目前研究領域主要集中在堆冷卻劑［6-7］、腐蝕機理與防腐機制［8-13］和熱物理性質［14-17］等方面，但對高溫 FLiBe 熔鹽尾氣的粒徑分布研究鮮有報道。研究發現不同粒徑的顆粒物對人體的傷害程度不同，并且越細的顆粒物對人的傷害也越大。超細顆粒物（粒徑小于0.1 μm）可穿透肺泡進入血液循環系統，造成心腦血管等系統結構和功能的損害［18-21］。因此對含毒顆粒的監測和處理更為重要。

本文通過搭建與低壓沖擊采樣器（Dekati Low Pressure Impactor，DLPI）連接的熔鹽減壓蒸餾實驗裝置，研究了不同工況下高溫FLiBe 熔鹽顆粒的粒徑分布特征及其影響因素，以及熔鹽顆粒的微觀結構，為監測和去除高溫尾氣中的熔鹽顆粒提供實驗依據。……