热导检测技术在线分析氢同位素气体

以高纯氕作载气,对热导检测技术(TCD)在线分析氢同位素气体进行了实验研究,考察了进样压力、氘丰度以及样品中HD含量对测量结果的影响.实验结果表明,TCD对氘的响应与氘的压力呈良好的线性关系;对已知氘丰度为1%～90%的氕氘混合物样品进行了测定,测量结果的误差与氕氘混合气体中的HD丰度成正比,绝对误差范围在0.000～0.025.     

基于新型金属氘化物电极的真空弧离子源性能研究

采用金属氘化物电极的真空弧离子源,可产生强流氘离子束,在中子发生器、强流加速器等领域有着广泛的应用前景。本文针对一种新型金属氘化物材料(Zr_(0.45)Ti_(0.5)Cu_(0.05)D_x),研究了基于该材料制作的电极源片,及其表面状态和晶体结构,并通过磁质谱分析方法研究了采用该电极源片的真空弧离子源放电性能。研究结果表明:这种新型金属氘化物材料吸氘(金属氘原子比约1:(1.6～1.7))前后体涨约18%,表面无宏观裂纹;微观下存在微细裂纹,裂纹宽度均小于100 nm。离子源放电获得的氘离子成分比例较普通氘化钛电极情况稳定性高。另外,随着放电弧流的增加,氘离子比例有所下降,表明大放电弧流下,源片中低熔点的铜元素气化量增大,降低了氘原子的电离效率。本文研究为基于金属氘化物电极的真空弧离子源电极材料选择提供了一种新的选择。     

真空弧离子源的电阻触发工作方式

介绍了真空弧离子源的一种电阻触发工作方式。有别于典型金属蒸汽真空弧(Metal vapor vacuum arc,MEVVA)离子源的触发工作方式,该方式不需要高压触发脉冲发生器和高压隔离脉冲变压器,简化了电源系统。实验测量了采用电阻触法20-200A主弧电流下的引出离子流,结果表明离子流随主弧流增大。研究了不同阻值触发电阻的起弧情况,实验结果表明在一定电阻阻值范围内,触发电阻越大,触发越难成功。电阻增大使得触发时间增长,主弧上升沿变缓,但是对引出的离子流几乎没有影响。     

真空弧离子源脉冲工作瞬间的放电行为

采用高速摄影和光谱诊断的方法研究了真空弧离子源脉冲工作瞬间的放电行为。拍摄了离子源放电瞬间吸氢电极上阴极斑的形成过程，分析了不同放电电流时阴极斑的发射光谱。实验结果表明，当脉冲工作电流为10^1—10^2A时，真空弧离子源放电区一般只有单个阴极斑，阴极斑的位置在同一次放电中的变化很小；较大的脉冲工作电流有利于提高阴极斑的温度，并最终导致氢离子浓度的增加，但也会使阴极材料的溅射更加严重，造成离子源等离子体品质下降。     

Ti-Mo合金氢化物放氢动力学同位素效应研究

在高真空金属系统中,采用非零初压热解析方法研究了钛钼合金TiMox（x=0.03, 0.13, 0.25, 0.50, 1.00, 原子比）氘化物的热解析动力学,测试了氘解析量c随时间t的变化关系,应用反应速率分析方法得到了热解析速率常数kd和热解析表观活化能Ed ,合金氘化物Ed依次为46.6, 22.4, 13.7, 17.1, 10.4kJ.mol-1。比较氕化物的热解析动力学行为,Mo含量小于0.03时,合金氕化物Ed小于氘合金化物Ed,与钛放氢动力学同位素效应保持一致。Mo含量在0.13 ~ 0.25时,氕化物Ed大于氘化物Ed,Mo含量大于0.50时,氕,氘化物Ed 差别不大。通过初始解析时合金中氕,氘含量的比较,结合室温下合金吸氕,氘量,对合金放氢动力学同位素效应的本质进行了探讨。     

氚老化对钯钇合金膜氢渗透性能的影响

在聚变堆燃料循环系统中,钯合金膜将被用于氢同位素与杂质气体间的渗透分离以及含氚杂质中氚的催化回收。长期连续的氚操作将使合金膜体内因氚衰变而累积3He,产生氚老化效应。本工作研究了贮氚老化对Pd8.5Y0.19Ru（原子百分数）合金膜的氕、氘渗透性能的影响。研究结果表明：对于膜内体氦浓度He/M为0.042的氚老化膜,在573～723K温度范围内,氕、氘渗透率被严重降低,膜的氕氘渗透分离系数则有所提高。     

真空弧离子源引出束流在加速空间的分布

采用数码相机直接照相的方法来确定真空弧离子源引出束流在加速空间的分布。实验在动态真空实验系统中进行,系统真空度优于2×10-3 Pa。在离子源脉冲工作的条件下,采用数码相机拍摄到离子源引出束流在加速空间的积分图像,得到引出束流的幅亮度在拍摄平面上的相对分布,然后再通过Abel转换得到引出束流在加速空间的径向分布。实验结果表明:真空弧离子源引出束流近似高斯分布,离子源出口处的束流比靶入口处的束流强40%。     

基于磁偏转的真空弧离子源成分诊断

采用磁偏转的方法,对金属氢化物电极真空弧离子源放电产生的等离子体进行了成分诊断。采用了Ti D2电极材料进行放电,测量了在30-80 A弧流情况下的各离子的组分。实验结果表明,弧流越大时等离子体的密度越大,在现有引出结构下,由于等离子体发射面的凹凸变化导致测得的离子信号出现双峰。通过增加栅网可以减少等离子密度,双峰情况会有所减少。另外,随着弧流增大,氘所占比例会有所增加,弧流达到60 A以上氘含量增幅不明显。     

氕氘在锆膜中的分布

电阻蒸发制备的锆膜氢化后,利用二次离子质谱(SIMS)对其进行了深度剖析与成像分析,结果表明氕与氘在锆膜深度分布均匀,在过渡层中呈递减分布,并消失于过渡层与衬底的交界处.锆膜在n(H):n(D)=0.82的气氛中氢化时,会因同位素效应而使氕氘化锆膜中氕的含量高于氘的含量.锆膜表面若有铝、铁、钾以及钠等元素的污染时,会造成表面氕与氘分布不均匀,氕与氘的不均匀分布分别与铝及锆的不均匀分布有关.     

中子管冷阴极潘宁离子源起弧特性测试

实验建立了中子管冷阴极潘宁离子源起弧特性的测试方法。该方法采用对比实验方法对中子管离子源起弧时刻进行研究,可得到离子源起弧规律,发现同步脉冲与中子脉冲之间的差异。通过改变变量,对存在的差异进行研究,得到中子脉冲时序关系,为脉冲中子类测井仪方法研究提供数据基础。