天然氣水合物又稱“可燃冰”，是分布于深海沉積物或陸域的永久凍土中，由天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀的結晶物質。其資源密度高，全球分布廣泛，具有極高的資源價值，因而成為油氣工業界長期研究熱點。從中國工程物理研究院核物理與化學研究所獲悉，今年5月上旬中國科學院物理所于曉輝副研究員的可燃冰研究團隊與中物院中子科學平臺合作，首次利用原位中子衍射開展可燃冰的科學研究，成功合成了穩定的可燃冰晶體樣品，通過高壓、低溫中子衍射實驗確認了可燃冰晶體的SI型晶體結構，并對可燃冰的動力學穩定性進行了研究。這標志著中物院中子科學平臺成為世界上少數具備可燃冰水合物中子衍射研究條件的平臺之一。
我國利用原位中子衍射實驗室合成出穩定“可燃冰”
“可燃冰的研究要求異常苛刻的高壓、低溫條件。團隊研究人員搭建了高壓、低溫水合物合成與表征實驗系統，建立了具有氣體的充放、封存功能的高壓氣、水反應裝置，集成低溫裝置，可進行聯合高壓、低溫中子衍射原位表征研究。”中物院中子散射平臺的研究人員介紹說，中子衍射具有輕元素敏感性及高穿透性，是進行可燃冰相關科學研究的重要手段，在本次聯合開展的可燃冰實驗中，聯合團隊利用中國綿陽研究堆高壓中子衍射譜儀（HPDC）搭建的相關設備，在低溫、高壓的極端條件下通過重水與甲烷氣體反應生成的可燃冰晶體，并進行原位的中子衍射表征。
中子衍射譜結果顯示，聯合研究團隊成功合成了穩定的SI型結構的可燃冰-甲烷水合物。另外，團隊還通過對水合物體系中充入惰性氣體，經過惰性氣體與甲烷分子的動力學交換，對可燃冰動力學穩定性進行了研究。本次實驗對了解可燃冰的性能及可燃冰的實際開采具有重要意義，標志著中物院中子科學平臺成為世界上少數具備可燃冰水合物中子衍射研究條件的平臺之一。
編輯點評
盡管可燃冰作為新型能源被廣泛看好，但是世界上至今還沒有完善的開采方案。這種礦藏哪怕受到最小的破壞，就足以導致甲烷氣的大量散失。如果中國科學院物理所與中物院中子科學平臺合作開展的合成穩定的可燃冰晶體樣品能夠廣泛采用，那么對中國能源的緩解就將有很大效果。
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