SiC薄膜的阻氚性能研究

在不锈钢基体表面用离子束混合技术沉积SiC薄膜,然后用能量为5 keV的H+对其辐照直至剂量达到1×1018/cm2,再用二次离子质谱分析(SIMS)分析H+在SiC薄膜中深度分布和正离子谱,研究薄膜的阻氢性能和阻氢机理;最后采用渗透实验对涂覆在不锈钢基体表面的SiC材料的氚渗透系数进行测试,对其阻氚性能进行验证.结果表明,在不锈钢基材表面涂覆的SiC薄膜具有良好的阻氢性能,可将氚的渗透率降低4个数量级以上,SiC薄膜的阻氢是由于氢与薄膜中的硅、碳悬挂键反应形成诸如C-H、C-H2、C-H3、Si-H、Si-H2和Si-H3引起的.     

我国聚变堆结构材料表面阻氚涂层的研究进展

阻氚涂层是聚变堆实现氚自持及氚安全的关键科学与技术问题之一。我国通过国家磁约束聚变能发展研究专项依托国内优势单位部署了阻氚涂层基础问题及工程化技术研发工作。本文介绍了国内外聚变堆结构材料表面阻氚涂层研究进展,重点评述了近几年我国在阻氚涂层的材料选择、制备技术及阻滞氢渗透机制三个科学技术问题的研究进展,提出今后的研究方向。目前我国阻氚涂层材料类型以氧化物涂层为主,涂层制备工艺技术在不断优化和更新。Al2O3/FeAl阻氚涂层的电化学沉积铝(ECA)、粉末包埋渗铝(PC)及热浸铝(HDA)等方法的工艺处理规模及涂层阻氚性能在国际上均相对领先。发展了研究阻氚涂层阻滞氢渗透作用机理的方法,将通常基于Fick定律的表象研究方法向原子级方法前推了一步。未来需在考虑涂层制备工艺与基体材料成分、性能的关系及其在复杂形状结构件的适用性基础上,开发长寿命、高阻氚性能的阻氚涂层材料及制备工艺。     

防氚高分子复合材料的制备及其性能

利用氯化聚乙烯、聚偏二氯乙烯(Polyvinylidene chloride,PVDC)、高密度聚乙烯等高分子材料复合防氚材料。采用渗透实验测量氚气渗透率;通过测量断裂强力和剥离力测量力学性能;通过测量浸泡化学试剂前后的溶失率、断裂强力下降率、剥离力下降率等表征材料的耐化学性能。结果表明,氚气在防氚高分子复合材料中的渗透率为3.44×10-10 m3/(m2?s);与PVC相比,氚气渗透率降低约70倍。PVDC薄膜复合后断裂强力提高约20倍,经纬向断裂强力为721 N。防氚高分子复合材料浸泡5种化学试剂后,最大溶失率为0.29%、断裂强力最大下降率为5.1%,其力学性能、耐化学性能均满足《防护服装酸碱类化学品防护服》(GB24540-2009)等相关标准的要求。     

被动式氚取样器性能的实验研究

介绍了核设施工作场所和环境空气中氚化水蒸气HTO的监测，被动式氚取样器在国外已经得到非常广泛的应用，所研制的被动式氚取样器，特别适用于7－30d的长期取样，给出该取样周期内空气中HTO浓度的平均值。     

基于Abaqus的SiC阻氚涂层表面裂纹性能的研究

在聚变反应堆中阻氚涂层服役期间,涂层表面的裂纹性能以及基底粗糙度是制约涂层服役周期的关键因素。基于Abaqus有限元模拟软件,构建了SiC/316L不锈钢阻氚涂层系统模型。通过对基底表面粗糙度的引入,重点分析了基底粗糙度和涂层表面裂纹之间的关系。结果表明：基底粗糙度对涂层表面裂纹的应变能释放率有显著的影响。当裂纹位于波峰时,应变能释放率最大;当裂纹位于波谷正上方时,应变能释放率最小。相比于光滑交界面,沿着粗糙界面的应力受到了一定程度的抑制效果,呈现降低的趋势。     

机械泵油氚污染的测定及其处理

本文在定量研究已被污染的机械泵油的猝灭作用的基础上,提出了一种图解外推法较准确地测出已污染机械泵油中的氚含量。并试验了一系列对被污染的机械泵油处理的方法。     

α/γ相比率调控对超音速等离子喷涂Al2O3阻氚涂层微结构及性能的影响

采用超音速等离子喷涂技术在中国低活化马氏体钢表面制备不同α/γ相比率的Al₂O₃阻氚涂层,研究了α/γ相比率调控对Al₂O₃涂层微观结构、力学性能和耐电化学腐蚀性能的影响。利用掠入射X射线衍射（GIXRD）和扫描电子显微镜（SEM）表征Al₂O₃涂层的微观结构、粘结拉伸试验法和纳米压痕仪表征涂层的力学性能、动电位极化曲线法测试涂层的耐电化学腐蚀性能。研究结果显示：通过调控特征喷涂参数（CPSP）,Al₂O₃涂层中α相含量从78.6%至24.4%可控调节,且孔隙率从2.8%降低至1.5%;α相含量为78.6%的Al₂O₃涂层硬度为(11.500±0.575) GPa,约为高γ相含量(75.6%)涂层的2倍;且高α相含量(78.6%)涂层的腐蚀电流密度较高γ相含量(75.6%)涂层的腐蚀电流密度低1个数量级。以上结果表明,高α相含量(78.6%)的Al₂O₃涂层具有更优异的力学性能、耐电化学腐蚀性能以及耐Cl^-扩散穿透能力,具有应用于聚变堆结构材料表面阻氚涂层的潜能。     

新型氚蒸馏装置的研制及性能验证

为提高硅胶吸附法监测环境空气中氚的样品前处理效率,采用铸铝加热方式结合温度自动控制技术,研制了一种用于环境硅胶样品自动化氚水蒸馏的装置。经实验验证,该装置选择250℃的加热温度,15 min的蒸馏冷凝收集时间为硅胶吸附氚化水的最佳解析条件,此时对硅胶中氚化水的平均回收率大于99%,氚记忆效应小于0.2‰,100 g饱和硅胶样品能解析水7～10 ml,满足液闪测量要求,研制的氚水蒸馏装置较以往装置蒸馏效率提高了近3倍,能耗减少约77%。     

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。     

含氚硅胶中氚回收率的测量

采用加热解吸结合催化氧化及吸附法对含氚硅胶中的氚回收率进行了精确量化.结果显示,含氚硅胶中的氚主要以化合态的形式存在,含氚硅胶中氚回收率随样品的加热解吸温度的升高而增加,在相同的解吸温度下,含氚硅胶中氚回收率随载气流速的增加而呈下降趋势,在解吸温度为500℃及载气流速为60 mL/min下仍有5%以下的氚滞留在硅胶中,...     

反应堆退役废物中氚含量的测定方法研究

本文介绍了反应堆退役废物如不锈钢、碳钢锈垢、合金铝和水池底泥固体样品介质中氚含量的测定方法。建立了高温加湿解析、催化氧化、鼓泡器收集的分析方法，并对该方法中有关参数的确定及测量结果的准确性进行了讨论。     

Purex流程中氚的行为研究

研究了氚在Ｐｕｒｅｘ流程中的行为。测量了氚和ＨＮＯ_３在３０％ＴＢＰ－煤油和水相之间的分配比，研究了γ辐照和铀浓度对氚分配的影响及辐照对氚在有机相中保留的影响。萃取到有机相中氚的洗涤实验表明，洗涤是一种氚在两相间重新分配的简单过程。对氚在一循环中的行为进行了台架实验，结果表明，１Ａ混合－澄清槽（６级萃取，９级洗涤）中对氚的去污系数在１０~４以上，并且氚主要集中在１Ａ的萃取段，残留在１ＡＰ中的氚易在附加的氚洗槽（５级）中去除。     

氚在橡胶中的渗透

本文介绍了氚在橡胶中的渗透原理,并对10多种橡胶材料的氚渗透性能进行了测量。测量结果表明,天然橡胶的氚渗透系数最大,74氯丁橡胶最小;氚气(HT)对天然橡胶的渗透系数是74氯丁橡胶的1.58倍;厚度为1mm的74氯丁橡胶和天然橡胶膜片达到稳态渗透所需延迟时间分别为72和4小时,相差18倍。     

微波放电法氚标记川芎嗪的研究

本文研究了微波放电活化氚气法标记四甲基吡嗪。用含有0.5％铂或0.5％铑的铝-硅小球作催化剂,在微波放电条件下氚气与四甲基吡嗪未发生氢化反应,但用含有0.5％钯的铝-硅小球作催化剂,则发生部分氢化,其产物为四甲基二氢吡嗪。 CNDO/2理论计算结果表明Pd-吡嗪环的π-键电子云可极化率比Pt-吡嗪环、Rh-吡嗪环及吡嗪环的均大。     

上海市居民食品和饮水中的氚含量及摄入量估算

于１９９２年和１９９３年的不同季节，在上海市各行政区采集了食品样９类共１９种，自来水样２０上，以调查上海市居民食品和饮水中氚含量，并对居民的氚摄入量进行估算，调查结果表明，食品游离水氚含量均值为４．１１Ｂｑ．Ｌ＾－１，食品结合有机氚含量无益 焉２８．４４Ｂｑ．Ｌ＾－１，较游离水氚约高６倍。     

氚在Li2SiO3中释放行为研究

分别用堆照１０，１００ｈ的Ｌｉ２ＳｉＯ３样品，在１００－８００℃范围内用氦气载带法，研究了氚的释放规律。观察到在６００℃时，９７％的氚都已释放。研究了氚释放与温度的关系、扩散规律及加热后样品的变化。     

微波放电激活氚标记方法研究

本文介绍了一种改进的流气式双谐振腔微波放电激活氚标记方法,所建立的微波氘标记装置中,使用特制的玻璃往复泵实现了氚气的强制循环,使用两台微波发生器分别驱动两个谐振腔,诱导氚等离子体的产生,以进行氚标记。 研究了在微波氚标记时溴代环磷酸腺苷的脱卤和脱氢睾丸酮的加成作用,以期利用它们来合成高比活度的氚标记化合物。讨论了引入钯催化剂对微波氚标记,及微波氚标记过程中脱卤和加成作用的影响。介绍了一个样品进行多次重复微波标记的技术,用这种改进的微波氚标记方法可以同时合成多种氚标记化合物。     

氚处理设备敷面材料的选择

本实验研究了15种金属和非金属材料表面对氚气的吸附、转化(为氚化物)和转移(进人体)的性能。结果表明,在所检查的7种金属材料中,氧化膜保存完好的硬铝吸附、转化和转移氚的能力较弱,氧化膜破坏后这种能力则大为增强;在8种非金属材料中,以聚四氟乙烯吸附、转化和转移氚的能力为最低,其次是聚乙烯和普通玻璃。氚处理设备应尽量选用硬铝、聚四氟乙烯、玻璃和聚乙烯作表面结构材料,或者用这些材料敷面,以减少工作人员对氚的吸收。     

氚监测中蜂蜜样品的处理方法

本文介绍了一种氚监测中蜂蜜样品的处理方法。样品处理装置由供蜜、供氧系统、石英催化燃烧室和冷却系统组成,蜂蜜经蒸馏、裂解和炭化过程,生成水蒸汽。该装置对氚水和有机氚的回收率分别为99.0±4.5%和96.0±2.0%。     

厚度和湿度对氚在一些橡胶和塑料中的渗透率的影响

为了研究材料结构的完整性及其湿度对氚的渗透率的影响,我们在过去工作的基础上,进行了材料厚度和湿度对氚在一些橡胶和塑料中的渗透率的实验测量工作。