近日，中核集团旗下中国同辐所属原子高科股份有限公司与中国科学院福建物质结构研究所在放射性核素吸附材料研究方面取得重要进展!原子高科团队与中国科学院福建物质结构研究所冯美玲研究团队合作，在国际顶级期刊《Nature Communications》(《自然通讯》)上发表了最新研究论文《“无机离子印迹吸附剂”捕获放射性铯》，题目为“Ion-imprinting”strategy towards metal sulfide scavenger enables the highly selective capture of radiocesium。这一创新成果将为备受全球关注的“核污水”—含Cs-137核素废水处理和处置提供高性能无机材料，贡献中国智慧。 (注：Cs-137核素半衰期30.17年，发射高能γ射线，是核工业生产过程中重要的裂变产物，也是放射性废水中含量较多的放射性污染物，具有持续的生物毒性，其扩散污染可能导致严重的生态灾难，引发癌症和遗传疾病，危害人类生命健康。) 这项研究提出了“无机离子印迹吸附剂”的合成策略，通过精确的结构设计，制备出一种对放射性Cs-137离子具有识别和分离能力的金属硫化物(FJSM-CGTS)。新材料对Cs-137离子吸附具备容量高(246.65mg/g)、速度快(5分钟内达到平衡)、特异性强(高盐、酸性去除率达到99%)、减容率高等优势。该“离子印迹吸附剂”选择性去除Cs-137的能力超过了大多数已报道的无机固体吸附材料。 目前，全球核废水处理材料主要是有机树脂，然而产生的废树脂处理成本高昂且技术要求复杂，导致大量废树脂处于临时储存状态，对环境构成了重大负担，而传统无机吸附材料也因吸附容量低等因素导致应用受限。新技术有望在核废水处理领域大显身手，不仅有助于实现废物最小化，降低处理成本，有效减轻对环境压力，进而构建生态环保防线。此外，新技术还可广泛应用于环境修复、核应急响应(迅速控制核素泄漏)以及促进核资源的循环利用等多个领域，从而推动绿色发展的理念，增强核废物处理领域的创新力和生产力，为核能的可持续发展做出巨大贡献。 未来，中核集团将进一步利用新技术开展放射源生产废水的再利用研究，持续开展放射性废物最小化的应用实践，促进核技术应用产业绿色发展、安全发展。 查看详细>>

卡塔尔壳牌研究与技术中心(QSRTC)通过其探索性研究项目HyPEC在绿色氢生产方面取得了重要里程碑。HyPEC项目，代表混合光电化学生产，专注于从废水中生产绿色氢。绿色氢被定义为使用太阳能或风能等可再生能源生产的氢。 该项目是QSRTC、卡塔尔德州理工学院(Texas A&M University)作为当地学术合作伙伴和印度国家化学实验室作为外部学术合作项目来开展。该项目得到了卡塔尔国家研究基金的资助。 在大学实验室完成了初步测试和概念验证之后，在卡塔尔科技园(QSTP)建立了一个原型化学反应堆。在完成必要的安全审查后，试点项目成功地从废水和阳光中生产出绿色氢。 QSRTC的Lina Rueda博士评论说：“尽管由于疫情和这一新研究领域固有的技术挑战而面临重大中断，但HyPEC团队的奉献精神和坚持不懈使持续进步成为可能。该项目取得了突破性进展，我们期待着进一步开发该项目。” HyPEC项目目前处于试点阶段，正在积极生产绿色氢。这一成就标志着该技术的显著发展，并支持卡塔尔2030年国家愿景。 卡塔尔德州理工学院(Texas A&M)研究生院副院长兼教授Konstantinos Kakosimos博士表示：“HyPEC项目是另一个成功的产学合作案例。它强调了合作、创新和环境责任的力量。随着卡塔尔继续迈向更绿色的未来，我们很自豪能够支持QSRTC开发可再生能源解决方案，并在卡塔尔建立其技能和产能。” 查看详细>>

日前，中国能建重点研发项目“热核聚变发电岛概念设计研究”顺利通过专家结题评审，该研究项目由中国能建广东院牵头、中国能建东北院、华东院和中国科学院等离子物理研究所共同参与，是在中国自主设计研发的热核聚变实验堆基础上，在工程应用领域展开的一次重要探索与尝试具有开创性意义。 “人造太阳”影响最深远的国际大科学工程。 热核聚变是一种核反应的形式，即氢原子核(氘和氚)结合成较重的原子核(氦)时放出巨大能量的过程。如能使热核反应约束在一定区域内，根据人们的意图有控制地产生和进行，即可实现受控热核反应。 太阳产生能量的过程，其实就是热核聚变的过程，因此，国际热核聚变实验堆项目又被形象地称为“人造太阳”。该实验堆项目一旦成功，人类将有望获得最清洁且取之不尽的能源。 目前，中国以开发聚变能源为目标，采用超导托卡马克技术路线。按照计划，中国将于2035年建成中国聚变工程实验堆——CFETR(China Fusion Engineering Test Reactor)，调试运行并开展物理实验，到2050年开始建设商业聚变示范电站。因此，现阶段对热核聚变发电开展前期技术探索，具有十分重要的前瞻性意义。 创新先行探索热核聚变发电厂概念设计 2021年底，中国能建热核聚变发电岛概念设计研究项目正式立项，主要探索热核聚变输出与发电机组输入之间的匹配问题，以及热核聚变不同设计参数下常规岛发电技术方案的可行性。 发电机组需要持续稳定的能量输入，而CFETR聚变堆的能量输出具有周期性间断、热功率断崖式变化等特点，这是设计核聚变发电厂必须解决的难题。 课题组通过深入开展一系列关键技术研究，提出了采用储能缓冲系统(储能岛)来解决核聚变输出与发电机组输入之间的匹配问题，使热核聚变一回路能量通过“削峰填谷”的方式实现稳定输出。同时，课题组还结合储能岛特点，进一步研究了常规岛发电机组选型、参数匹配和辅助系统配置等问题，形成了一套可行、安全、经济的热核聚变发电常规岛技术方案。 评审专家组对项目成果给予高度评价：“项目结合中国自主化聚变堆CFETR能量输出特性和设计特点，提出通过储能缓冲系统稳定核聚变能量输出的解决方案，为稳定发电、供热创造条件。同时，针对储能形式、储能介质、运行模式、系统设计和设备选型等内容进行研究探讨和经济性评估，提出了一套经济可行的热核聚变发电、供热常规岛技术解决方案，为未来核聚变工程应用奠定基础。” 查看详细>>

上海交通大学讲席教授黄富强团队、清华大学助理教授董岩皓团队将三元电池材料浸入可乐中，发现二氧化碳气泡会定向包裹三元电池材料颗粒，形成部分锂离子空位，将地球储量丰富的钙离子填充进空位后生成的表面钝化层可大幅提升正极材料的稳定性，缓解锂离子电池能量焦虑。该成果近期发表于国际学术期刊《先进材料》。 黄富强介绍，在可乐中插入一根纸吸管，饮料中的气泡会加剧产生、甚至溢出。这是因为粗糙的纸吸管表面为可乐中的二氧化碳提供了丰富的成核位点，在微观结构中形成了连续的二氧化碳膜。 利用该原理，团队用三元电池材料取代纸吸管，其粗糙表面也会为二氧化碳气泡提供丰富的成核位点，促进二氧化碳气泡与三元电池材料的化学反应，从而生成表面高度均匀的“碳酸锂基底层”并留下一些锂离子空位，研究人员将这一过程称为“气泡靶向封装”。 团队研究发现，“碳酸锂基底层”还是室温下掺杂各种金属离子的优良基底。以地球储量丰富的钙为例，将钙离子掺杂进“碳酸锂基底层”，部分锂离子空位会被填充形成具有极高弹性的含钙离子的碳酸锂“表面钝化层”。“表面钝化层”不仅有助于抵抗三元正极界面间的副反应，抑制氧气的析出，减少材料相变，提升正极材料的稳定性，还能作为“缓冲器”，缓解电池材料外表面与内部晶界的应力，系统提升电池能量密度。 团队引入“堆积因子”计算模型，用于指导弹性“表面钝化层”的构建。“堆积因子”简单讲，就是材料的实际体积除以所占空间体积。堆积因子的数值越低，意味着材料晶体结构的堆积越松散，表面钝化层的弹性越高。计算结果证实，钙、铝、锶、稀土离子都是堆积因子较低、能构建出理想的超高弹性表面钝化层的优异掺杂离子。 电池测试表明，三元锂电在1C倍率、100次循环后，容量保持率高达91.2%;当电压进一步提升至4.8V时，三元锂电正极材料可拥有918Wh/kg的超高能量密度和100次循环后89.5%的优异容量保持率，优于市场主流高镍/超高镍正极材料。将“气泡靶向封装+表面钝化”界面改性技术进一步推广，研究团队发现，不仅三元锂电正极材料可以适用于该界面改性技术，钴酸锂、富锂锰等具有超高能量密度潜力的层状正极锂电材料均可适用。 查看详细>>