强流中子发生器运行期间氚污染调查

本文报道了14MeV 强流(3.3×10~(12)n/s)中子发生器运行期间空气中氚浓度的调查结果。各采样点空气中的氚浓度分别为:手套箱,8.9MBq/m~3;发生器大厅走道,6.6kBq/m~3;氘操作室,4.1kBq/m~3;尾气排放口,9.7×10~7Bq/m~3;发生器大厅外,98Bq/m~3。调查结果表明,发生器运行期间工作场所和居民区空气中的氚浓度有所增加,但均未超过国家防护标准中对工作人员和对公众的导出空气浓度(DAC)。     

FEB-E氚泄漏分析

由于氚本身非常昂贵而且氚的泄漏将造成环境污染,因此氚的控制对D-T加料的聚变堆来说是非常重要的问题。通常规定聚变堆环境周围总的氚泄漏率应<3.7×10~(11)Bq·d~(-1)。在聚变实验增殖堆FEB-E设计中采用高压氦气冷却,液态锂作氚增殖剂,因而氚与增殖材料之间具有强的化学亲合力。在正常工作条件下,     

可移动式除氚器的现场应用试验

在现场闭路循环工作模式下，采用中国辐射防护研究院研制的小型可移动式除氚器对微量(（0.5~1）×10^-6)气态氚进行脱氚试验。试验结果表明：催化床在450℃工作温度下，空气闭路循环流量为3.8m³/h时，除氚器可在114min内将1m³密封不锈钢罐空气中的氚浓度由4.62×10⁶Bq/L降至4.62×10³Bq/L。同时，论证了除氚器在现场使用的适应性与安全性，并对其研制和现场性能试验中发现的技术问题进行了论述。     

金属样品残余氚测量方法

为定量评价氚在结构材料和老龄贮氢材料内部的滞留量,用化学蚀刻法测定不锈钢内部氚浓度大小、分布情况及同位素交换后老龄贮氚铀床的氚滞留量。结果表明,贮氚13年的不锈钢样品中氚主要存在于样品内表面由表及里的120μm范围内,样品蚀刻深度110.6μm范围内,不锈钢的平均氚滞留量～9.37×10-4mmol/g,贮氚铀粉平均氚滞留量～4.16×10-5mmol/g。该方法对测量金属中微量氚有较高灵敏度,可检测金属中残余氚的滞留量。     

氚在RAFM钢中的渗透

采用气相渗透方法，开展了国产低活化铁素体/马氏体钢（RAFM钢?）之一的CLAM钢的氚渗透实验，研究了影响渗透的关键因素，建立了可靠的实验方法。在573~823?K温度范围内，得出氚的渗透率F_T为2.57×10-8exp(-38639/RT)，氚溶解度S_T为2.2×10-1exp(-38639/RT)，扩散系数D_T?为1.17×10-7exp(-22011/RT)。另外，氘氚混合渗透时存在明显的正同位素效应，在实验温度范围内，推导得出的氘氚渗透分离系数α_DT为1.42，氕氚渗透分离系数α_HT为3.76。      

Al_2O_3(SiO_x)/PVC复合材料的研制和防氚性能测试

本文介绍了三种无机/有机防氚复合材料,即SiOx/PVC复合材料、Al2O3/PVC复合材料、Al2O3/SiOx/PVC复合材料的制备,并与普通PVC材料进行了防氚效果测试比较。结果显示,在1atm,氚气浓度为7.48×108Bq/L的情况下,三种复合材料对氚的渗透率分别为2.88×104Bq/(cm2·h)、2.09×104Bq/(cm2·h)、0.64×104Bq(/cm2·h),较普通PVC材料氚渗透率7.18×104Bq(/cm2·h)明显降低;三种复合材料氚渗透达到稳态的延迟时间分别为18.8、20.1、63.7h,明显大于普通PVC的2.1h。说明相对于普通PVC材料,三种复合材料对氚的渗透率低、延迟时间长、有较好的阻氚性能。其中Al2O3/SiOx/PVC复合材料的性能最好,明显优于氯丁橡胶。     

电离室型氚监测仪实验室校准技术北大核心CSCD

电离室型氚监测仪是监测空气中氚气浓度水平最重要的在线监测设备,为解决国内流气式电离室型氚监测仪的量值传递问题,开展了电离室型氚监测仪校准技术研究。根据质量流量方法建立氚监测仪的实验室校准装置,通过控制充入校准装置标准氚气体积,采用稀释法配制校准用的参考氚气,用于对电离室型氚监测仪进行校准测试;同时在研制的实验室校准装置上开展校准过程影响因素对校准结果影响研究;采用实验室校准装置配制的参考氚气浓度的扩展不确定度为3.2%~3.6%(k=2);SP1400氚监测仪对活度浓度为3.10×10^(3)~1.98×10^(5) Bq/L范围内氚气响应线性良好(r^(2)=0.9993),校准因子为0.97,标准合成不确定度为4.3%~5.0%。氚监测仪实验室校准装置可配制不同活度浓度的氚气,对氚监测仪进行校准操作性较好,易于推广,准确度高。     

氚化水蒸气短期暴露后胡萝卜中氚的浓度

为了研究气态氚化水(HTO)事故释放后胡萝卜对HTO的吸收和有机结合氚(OBT)的形成,在4个不同的生长发育期把盆栽的胡萝卜暴露于氚化水蒸气1 h,并于试验结束和收获时分别测量胡萝卜地上部和地下部的组织自由水氚(TFWT)和有机结合氚(OBT)的含量。结果表明大部分情况下胡萝卜地上部分的TFWT浓度在一小时内就能与周围空气中HTO的浓度达到平衡。收获时地上部和地下部的相对TFWT浓度均低于试验结束时的值,收获时的值分别为试验结束时值的1/389~1/86和1/116~1/3,地下部减少的幅度小于地上部。试验在地上部和地下部的生长旺盛期进行,试验结束和收获时相应的这两部分OBT浓度也最高。收获时地上部和地下部OBT浓度小于试验结束时的值,但是肉质根膨大期时期进行试验,收获和试验结束时地上部和地下部相对OBT的浓度差异不大。收获时地下可食部分中OBT与TFWT的比值范围为2.79~20.73,在食入剂量评价中OBT的贡献要大于TFWT。     

含氚气体中氚分压BIX在线测量方法研究

建立了一种聚变堆氘氚燃料循环系统燃料气及工艺气等含氚混合气体中氚分压在线快速测量方法,该方法通过测量氚衰变产生的β射线与材料相互作用发射的轫致X射线（BIX）,利用轫致X射线的计数率与含氚气体氚分压的标定关系曲线,实现含氚气体中氚分压（活度浓度）的实时测量。该方法中的轫致X射线是通过β射线与表面喷金的铍窗材料作用而产生的,X射线的测量采用NaI(Tl)探测器。研究过程中建立了轫致X射线计数率与氚分压的标定关系曲线,对于纯氚气体,氚压测量范围为1 Pa~10 kPa（氚活度浓度为10¹²~10¹⁵ Bq/m³）时,计数率（C）与氚压（p）的标定曲线为C=5.01×10⁴（1-e^-4.55×10-5p）,其指数拟合相关系数为1.000 00。对于氚体积分数为1%的氚-氦混合气体,氚分压测量范围为1~100 Pa（氚活度浓度为10¹¹~10¹⁴ Bq/m³）时,计数率与氚分压的标定曲线为C=5.24×10²(1-e^-4.69×10-3p),其指数拟合相关系数为0.998 60。对于氚体积分数为1%的氚 氢混合气体,氚分压测量范围为1~100 Pa（10¹¹~10¹⁴ Bq/m³）时,计数率与氚分压的标定曲线为C=5.18×10²(1-e^-4.61×10-3p),其指数拟合相关系数为0.999 53。利用以上标定曲线,对任意氚分压的含氚混合气体进行验证测量,结果表明,该方法测量精度较高、响应速度快、测量稳定性好,在氚测量技术中是一种很有前景的方法。     

强流氘氚聚变中子源HINEG设计研究

强流氘氚聚变中子源HINEG(High Intensity D-T Fusion Neutron Generator)研发分两期:HINEG-Ⅰ为直流脉冲双模式,已成功产生中子强度1.1×10~(12)n/s的氘氚聚变中子,并实现连续稳定运行;HINEG-Ⅱ中子强度设计指标为10~(14)~10~(15)n/s量级,重点突破强流离子源和高载热氚靶技术。HNEG中子源可开展中子学方法程序与核数据、辐射屏蔽与防护、材料活化与辐照损伤机理和部件中子学性能等核能与核安全研究,同时也可在核医学与放射治疗、中子照相等领域拓展核技术应用研究。本文简要介绍HINEG总体设计方案与关键技术研究进展。     

核电厂氚的产生和排放分析

研究核电厂中氚在堆芯和主冷却剂中的产生方式,以及进入环境的途径、形态和排放量,是核电厂辐射环境影响评价非常重要的内容之一。本文通过分析压水堆核电厂中的主冷却剂系统、辅助系统、三废系统和厂房通风系统的运行模式,结合国际上的运行经验参数,研究主冷却剂中的氚排放进入环境大气的途径和形态。研究结果表明:理论计算分析结果与电厂运行经验数据相吻合,氚主要通过燃料棒中的三元裂变,可燃毒物棒中硼的活化以及主冷却剂中硼、锂和氘流经堆芯时的活化产生,主要以液态氚水形式排放,影响气液两相分配份额的主要因素取决于主冷却剂向反应堆厂房和辅助厂房的泄漏率。     

氚污染手套箱内壁及金属去污实验

对氚污染手套箱内壁及金属采用擦拭去污和可剥离膜去污。擦拭去污后,手套箱内壁残留氚污染水平降低到20Bq/cm2以下。对氚污染水平高处采用SO42－/TiO2固体超强酸掺杂可剥离膜或聚乙烯醇（PVA）可剥离膜去污,去污因子高,而氚污染水平低的金属通过可剥离膜去污后残留氚为20Bq/cm2。     

ITER中国液态锂铅实验包层模块氚提取系统设计

ITER中国液态锂铅实验包层模块氚提取系统(TES)是通过含0.1%H2的低压氦吹洗气流,在鼓泡器中将液态锂铅内产生的氚交换和载带出来,进入同位素分离系统连接进行氚提取.给出了该系统总体参数、工艺流程、辅助设施等设计.     

氚在RAFM钢表面的吸附研究

采用气相吸附法研究了室温下RAFM钢表面对氚的吸附与释放行为，并使用316L钢、1Cr18Ni9Ti钢进行了对照实验。结果表明，RAFM钢表面的氚吸附与释放性质与316L钢、1Cr18Ni9Ti钢的非常相似，相同表面状态的样品，在相同实验条件下的吸附氚量相差不超过50%。可推测，未经深度除水处理的RAFM钢暴露于氚后，表面会形成富氚层，浓度远高于基体溶解氚，厚度不大于10 μm。表面氚的形态以化学吸附和物理吸附的氚化水为主，约占90%以上。室温下RAFM钢表面吸附的氚在干燥气氛中的释放非常缓慢，但遇水会因氚-水间的同位素交换而加速释放。     

含氚泵油表面活性剂复配法的测氚技术

为测量含氚废旧泵油的氚浓度,研究了表面活性剂十二烷基甜菜碱(BS-12)和脂肪醇聚氧乙烯醚(FEO)复配的表面化学性质和热力学性质,通过复配体系乳化泵油,并与液闪液形成分散体系达到测氚目的。结果表明,复配胶束浓度小于10-4 mol/L、BS-12与FEO复配体积比为6∶4、泵油测量体积小于0.012mL、NaCl浓度为0.1mol/L时具有稳定的测量结果。     

高压氘氚气氛下铜对氚的吸附

为了解氚在铜表面的吸附和解吸行为，对铜样品在n（D）∶n（T）=1∶1，503 K时，15 MPa下恒温8 h后，再在27 MPa恒温6 h下进行了氚的吸附，并对吸附氚的铜样品在室温下和加热到1 173 K时的解吸氚量和吸附总氚量进行了测量。结果表明，铜的吸附总氚量为31.89 MBq/cm²,解吸氚量为29.18 MBq/cm²，测量的标准差为6.49％；室温和加热条件下铜所释放的氚中，化学成分主要是HTO和HT，大部分以HT形式存在；铜的自由氚量占吸附总氚量的3.64 ％；铜的热解吸谱至少存在3个解吸峰，其解吸温度分别为650，750和1 173 K以上。     

Recovery of Tritium in Room Air by Precious Metal Catalyst with Hydrophilic Substrate

The catalytic oxidation and adsorption method is considered to be a potential and reliable measure to recover tritium released into room air in fusion power plants. The activity of precious metal catalysts that are expected to be useful in recovery of tritium released into the room air is affected by moisture in the air, and tritium in the gas phase can be captured into the catalyst substrate not only through adsorption but also through isotopic exchange reaction. The simulation study on tritium behavior in the catalyst bed was carried out quantitatively on the basis of experimental results. It is confirmed by the simulation study that the installation of the preadsorption bed decreases water vapor before the gas is passed through the precious metal catalyst bed; this is an effective countermeasure against the deterioration of the catalytic oxidizing performance caused by moisture. It is also shown that large amounts of tritium can be captured by the catalyst itself when the preadsorption bed is introduced.