CITP-II在线产氚辐照回路设计

 在线产氚辐照回路是根据聚变能源研究的需要,在热中子堆上设计的增殖剂材料辐照产氚及释氚回路,可进行增殖剂材料的辐照评价、氚的载带及循环参数研究等工作.本文介绍了CITP-II在线产氚辐照回路的主要工艺系统和核心装置.辐照舱实现了增殖剂材料的堆内安全辐照;载气系统完成了增殖剂材料的在线换料和释放氚的载带;间气及净化系统可进行增殖剂辐照温度和释氚温度窗口的调节及控制;理论计算数据和确定的回路运行参数,可为CITP-II在线产氚辐照回路的运行及增殖剂产氚释氚试验研究提供借鉴.     

EPBS对氚化钛薄膜中氚量及分布的初步分析

近年来,我们致力于将氚$衰变诱发X射线谱分析(BIXS)方法发展成为一种准确测量含氚薄膜中氚量及分布的常规方法.该方法结合了蒙特卡罗模拟与Tikhonov正则法,近期已用于一系列氚化钛薄膜样品总氚量、深度分布的分析.增强质子背散射分析(EPBS)方法作为一种快速、无损的杂质成分含量及深度分布的分析手段,在本文中被用于该系列氚化钛薄膜样品的分析,并与相应的BIXS结果进行了比较,对分析中的有关问题也进行了讨论.     

聚变能源中氚安全研究进展及展望

氚安全是聚变堆安全的核心内容,对聚变堆从研究走向实现聚变能源有着至关重要的影响,是建设聚变堆前必须回答的问题.本文针对聚变堆中大规模氚应用场景,从氚分布、包容、处理、人类及环境安全等方面综述了当前的研究进展,结合我国磁约束聚变能源发展路线图,提出针对聚变能发展的氚安全发展路线设想,并给出氚安全需重点突破的关键科学问题、技术问题及工程问题建议.     

反应堆含氚重水提氚关键技术研究进展

基于建立的年处理１０t重水的组合电解催化交换唱色谱分离（CECE-GC）实验系统,就含氘轻水提氘 演示实验及利用含氚轻水进行含氚重水提氚模拟运行做了介绍。结果表明,２４０h含氚轻水的连续运行,CECE 系统整体浓缩倍数约为４,电解池氕、氚分离因子约为１０;８m３桙d色谱分离系统运行２３h,可将１０.５m３料气的 ９０％中的氘贫化１０００倍;氚储存系统运转正常。CECE唱GC实验系统的建立,为重水提氚技术的进一步工程化提 供了研究平台。     

氚钛靶中氚浓度的变化

为研究中子管内钛膜中氚浓度逐渐减少的行为,分别对中子管内钛膜的氘氚置换反应与高温释氚两种行为进行深入研究。对局部混合模型下的氘氚置换方程进行修正添加了氘氚扩散项,采用有限元分析软件对氘氚置换方程进行数值解分析,并与未修正的氘氚置换方程进行分析比较。同时通过高温释氚实验,对不同温度下的氚钛膜释氚量进行研究。结果表明:未修正与修正后的氘氚置换反应氚浓度都会随着氘束流注入逐渐减少,修正后的方程的平均氚浓度减少比较快,300 h后趋于稳定;未修正的平均氚浓度减少比较慢,200 h趋于稳定。高温释氚实验表明,氚钛膜温度升高会引起钛膜内的氚释放,温度高于180℃氚的释放会急剧增加。可见添加氘氚扩散项对钛膜中氚浓度影响很大,修正后氘氚置换方程更符合实际氚浓度分布;高温释氚也会影响钛膜中氚浓度,温度控制在180℃以内对氚浓度影响不明显。     

EPBS方法分析含氘/氚钛膜及与PVT法的比较

本文使用EPBS方法分析了含氚及含氘与氚钛膜样品中氚及氘的含量与深度分布,并将氚的分析结果与PVT方法所给出的结果进行了比较.实验所使用的Ti膜衬底是Mo,在EPBS能谱的低能端, Mo元素的模拟谱与实验谱偏差较大,会导致分析结果不准确.为消除EPBS实验谱中的Mo谱对分析的影响,本文使用了一个Mo衬底的TiH_(1.81)样品成功扣除了EPBS实验谱中的Mo本底,扣除Mo本底后可以直接模拟样品中氘与氚的能谱,使得分析结果更为精确可靠.     

液相氚化川芎嗪的氚氢交换反应

在气－固相氚化中草药有效成分的定位效应研究的基础上,进行了液相氚化中草药有效成分川芎嗪和苯甲酸、间甲苯甲酸的对比研究,发现各反应时间的氚化程度为：川芎嗪〉间甲苯甲酸〉苯甲酸,同时对液相氚氢交换反应中甲基的氚化规律进行了探讨。     

中国氦冷固态试验增殖模块(CH HCSB BT-TBM)产氚优化

借助一维中子输运计算程序ONEDANT对ITER实验包层模块(TBM)设计的产氚问题进行了计算分析与优化设计,基于初始的模块结构设计,首先计算出不同材料区的产氚增值比和能量密度分布,改变不同材料区的氚增值材料后,进行中子学计算和分析,最后得到最佳的氚增殖材料分布和产氚分布等参数。     

氚标记中草药有效成分定位效应的研究

在总结前人工作的基础上提出3种主要氚气曝射法相应的氚化机制. 结合该机制利用量子化学的半经验自洽场方法--CNDO/2近似方法探讨了上述3种方法的氚标记中草药有效成分--青蒿素和还原青蒿素的定位效应,首次提出并应用氚化指数的概念预测了青蒿素和还原青蒿素在上述3种方法中的主要氚化位置,这一新概念得到了实验证实.     

氘-氚聚变先进燃料循环

在多种核聚变中，氘－氚聚变是最容易实现的一种，氚是不稳定核素，有一个燃料循环的安全性和经济性问题。作为例子，分析了托卡马克（ＴＯＫＡＭＡＫ）装置中的氘－氚燃料循环过程，降低包层中氚的滞留量和渗透量是保证氚安全的主要方面。可流动带包壳球床方案能给出满意的解决办法，可以在包层内低温产氚，在包层外贮存设备中高温在线取氚。     

ITER中国液态锂铅实验回路中的氚技术

多方合作的国际热核实验堆(ITER)计划是全球能源问题关注的一个重要进展标志,中国参与提出的双功能液态锂铅包层模块(DFLL-TBM)是一重要组成部分,采用液态锂铅合金作为氚增殖剂和冷却剂,氢-氦混合气鼓泡方式提取氚.因此,氚技术成为关系液态金属包层成败的关键问题之一.结合中国液态锂铅实验包层技术的发展战略,从理论分析与计算、实验研究和工程设计3方面,阐述了自2004年以来ITER中国液态锂铅回路中的氚技术研究进展.系统介绍了液态锂铅鼓泡器的模拟-设计与研制、锂铅回路中氚的衡算-分析与防氚渗透涂层的进展、锂铅材料辐照-释氚行为的计算与实验、包层氚提取系统的设计等情况.这些工作结果表明,彻底克服锂铅中氚溶解度极低、长期连续操作、磁流体效应(MHD)累积、材料腐蚀等困难,解决氚的滞留、渗透与回收技术难题,降低环境污染是完全可行的.     

聚变-裂变混合堆液态锂铅包层中氚提取系统设计

液态锂铅合金是很有前途的聚变-裂变混合堆(FFHR)产氚包层增殖材料。作为聚变-裂变混合堆中最重要的辅助单元,液态锂铅包层氚提取系统(LLLB-TES)通过含0.1%H2的低压氦吹洗气流,将产氚包层中产生的氚交换和载带出来,进入同位素分离系统中连续进行氚的提取,实现混合堆氘氚核燃料的循环。为了完成这一挑战性工程的前期概念设计,本文给出了该系统总体参数、工艺流程、辅助设施等方面的描述,将TES划分为锂铅鼓泡、吹洗气配制、氢同位素色谱分离和氚贮存4个回路,凸现工程化的应用前景。     

液态锂铅合金鼓泡器的气泡行为数值模拟

 液态金属包层的氚燃料循环是实现聚变堆、聚变-裂变混合堆正常运行的核心技术之一。氚燃料循环系统由氚净化、氚提取、氚储存、氚测量、氦/水冷却、氚回收等子系统构成,而液态金属鼓泡器位于包层主回路与氚提取系统之间,具有氚在线监测与氚去除的重要功能,是不可缺少的关键部件。由于氢同位素在液态锂铅中的极低溶解度和液态合金的高温、活泼、物理等特性,鼓泡器的研制十分困难。为完成液态锂铅合金鼓泡器（LLLB）的设计与建造,采用流体力学方法建立了描述气泡直径与粒度分布、气含率特征等动力学行为的代数模型。数值模拟结果表明,床层气含率和稳定气泡粒度分布均不受喷嘴孔径的影响;低气速下气泡破碎远快于气泡的聚并,绝大部分初始气泡直径大于最大稳定直径,其破碎后的直径取决于最大稳定气泡直径的大小;气泡比表面积和传质表面积增大的主要因素是气泡直径分布的变化。     

多种 β 射线阻挡层的BIXS技术反演方法研究

我们首次提出在β衰变诱发X射线谱技术(BIXS)中采用金属薄膜代替氩气作为β射线阻挡层来获得氚化钛薄膜样品中氚含量及深度分布信息的方法.本文利用基于Monte Carlo方法的PENELOPE并行模拟程序,分别模拟了以Al、Au金属薄膜和Ar气作为β射线阻挡层的BIXS技术.为了得到可靠的氚分布反演结果,我们比较了GENEREG与Regularization Tools(Regutools)两种反演程序包的反演方法,研究表明GENEREG程序的反演结果较好.     

HI—13串列加速器上的氚气体靶装置

在ＨＩ－３串列加速器上建立了我国第一台氚气体靶装置。氚气体靶采用双窗结构，入射窗为Ｍｏ箔。Ｍｏ窗把气室分成氚气室和氦气室二部分。     

聚变堆氦冷固态增殖包层中子学分析

聚变堆固态包层框架下,针对初步设计的聚变堆氦冷固态包层进行了中子学分析。选择增殖区的氚增殖剂和中子倍增剂分层分布方案,建立了20°对称D型轮胎环全堆计算模型,对聚变中子源分布离散化处理。借助M on te-C arlo粒子输运程序M CNP对聚变堆包层的氚增殖性能和核热功率进行了计算。结果表明,堆总体氚增殖率达到1.247,核热密度峰值在赤道包层模块,能够实现聚变堆运行的氚自持条件。     

外电场下SDB基本单元的氢氚取代的热力学研究

采用密度泛函B3P86方法在6-311G基组水平上对聚苯乙烯-二乙烯基苯(Polystyrene-Divinylbenzene SDB)单元结构分子在外场下的结构进行优化。根据热力学原理,研究了外场下SDB分子的氢氚取代反应的热力学性质,计算得到外场下SDB单元结构氢氚取代反应在不同温度下的标准生成自由能函变、反应平衡常数及氢氚反应的平衡压力比。表明T_2(g)+SDB_((H2))(s)→H_2(g)+SDB_((T2))(s)氢氚取代反应随外场的增加,在反应热力学上有利于正向反应的进行。     

不用电的长寿灯

美国科学家已发明一种不用电的高亮度长寿灯,其能量来源是放射性氚。这种新型灯内含硫化锌、黄磷和氚。当氚衰变时产生辐射,激活黄磷,就发出光向外射出,而灯泡的独特构造能可靠地防止放射性的外逸。该氚灯的寿命可长达15年以上。     

产生快中子的长寿命氚化钛靶

中子束诊断技术在先进制造业、炸药、走私吕检查、医疗和其它工业中都得到了广泛的应用。在轰击能量低的情况下，产生高通量快中子的最佳核反应是＾３Ｈ（ｄ，ｎ）＾４Ｈｅ，即ｄ－Ｔ反应。现在运用ｄ－Ｔ反应的中子发生器的寿命受轰击是氚气从靶上逐渐释出的限制。本文是一篇研究限制氚束粒子取代氚束粒子取代氚，从而防止氚气释放造成中子产额减少的工作进展报告。可以预计，利用固定在高氢热扩散率基片上，如铌基础上的薄氚钛靶，     

用对比参数表示的汽液平衡新方程

提出了适用于氢、氘和氚的汽液平衡方程,此方程的特点是用对比压力和对比温度表示氢、氘和氚的汽液平衡关系,并且直接将压力表示为温度的函数关系。利用文献数据,拟合出了适用于氢、氘和氚的汽液的参数。将温度代入方程进行了回代计算,得到压力的计算值与文献值符合较好,对于氢、氘和氚,平均误差分别为0．058％、0．630％和0．042％。同时,将此公式用于^4He效果也比较好,平均误差只有0．071％。