ZrV2合金的吸、放氘性能研究

测定了ZrV2合金的吸、放氘P－C－T曲线、吸附（或离解）平衡压与温度的关系曲线、初始吸附速率曲线，确定了ZrV2合金的吸、放氘热力学参数，给出了ZrV2合金的吸附容量、室温吸附（或离解）平衡压，为该材料的应用提供了依据。     

TiHf合金吸氘动力学行为研究

采用恒容变压法研究了系列组分钛铪合金TiHfx(x=0.13、0.26、0.52)和Hf在相同初压、473K~873K温度下的吸氘动力学行为,获得了吸氘量与吸氘时间的关系,分析了影响动力学行为的因素。在473K~873K温度范围内,TiHfx合金吸氘曲线在高温和低温下具有两种不同的特征,揭示了不同的反应机制。在673K以上,TiHfx吸氘经历α→β相变过程,而673K以下的吸氘过程为α→δ相变。结果可见,TiHfx-D体系的共析相变温度在673K附近,随Hf含量增加,共析相变温度升高。     

金属镱低压吸氘研究

在真空系统中的氘压低于0．1MPa条件下研究了金属镱的吸氘性能，并对不同原子比的氘化物的物相进行了分析。在常压、300℃下，金属镱吸氘不明显；400℃时，金属镱经较长时间活化后吸附一定量的氘；500℃时，镱升华。400℃时的吸氘实验结果表明：从活化至开始吸氘直至吸附平衡需很长时间；氘／镱原子比的高低与吸氘时间有关，饱和吸时的原子比最大为2．00；金属镱为面心立方（fcc）结构，a0=0.5492nm。具有不同原子比的氘化镱的X射线衍射（XRD）分析结果显示：氘化镱有2种结构，即面心立方结构（a0=0.524nm）和正交结构（a0=0.588nm、b0=0.358nm、c0=0.678nm）；金属镱吸氘后，立方结构氘化镱晶格常数及晶胞体积均发生收缩现象，收缩率分别约为4％和11％。正交结构氘化镱晶本积收缩约14％。     

钛膜表面氧化层对吸氘性能的影响

利用金属氢化物热力学和动力学参数测试系统对表面具有氧化层的钛膜进行了恒温吸氘和变温吸氘实验。结果表明：试样恒温吸氘时。吸氘速率随氧化层厚度的增加而变慢，达到吸氘平衡的时间也变长；试样变温吸氘时，在相同的升温速率和相同的初始氘气压力下，吸氘温度随氧化层厚度的增加而升高，表明钛膜表面氧化层具有一定的阻氘性能。     

Al/Zr-V/Mo多层膜的吸氘性能研究

对Al/Zr V/Mo多层膜的吸氘性能进行了实验研究。铝膜仅在320 ℃有单一的除气峰,Zr V膜的除气峰有2个,分别为220和350 ℃。当铝层平均厚度小于 0 6μm时,Al/Zr V多层膜的除气峰类似于Zr V膜;大于0 6μm时,类似于铝膜。多层膜的吸氘量随铝膜的厚度增加逐步减小,直至铝膜的平均厚度为0 7μm后,吸氘量不再有大的变化,但有小幅波动。由于 Al膜在除气中有不同程度的破坏,当铝膜平均厚度小于0 6μm时,多层膜的吸氘速率变化行为类似于 Zr V膜;当铝膜厚度大于 0 6μm时,多层膜的吸氘速率受铝膜厚度的影响不大。     

Ti—Mo合金氘化物热解吸过程研究

采用非零初压热解吸法研究了不同钼含量的钛钼合金TiMo_x(x=0.03、0.13、0.25、0.50、1.00,Mo与Ti原子数之比)氘化物的热解吸动力学,测试了氘解吸量与解吸时间的关系,应用反应速率分析方法得到了其热解吸速率常数k_d和热解吸表观活化能E_d;并与氕化物的热解吸动力学行为进行了比较。结果显示,x=0.03时,合金氕化物E_d小于氘合金化物E_d,与钛放氢动力学同位素效应一致;x=0.13、0.25时,氕化物E_d大于氘化物E_d;x=0.50、1.00时,氕化物与氘化物的E_d差别不大。通过初始解吸时合金中氕、氘含量的比较,结合室温下合金吸氕、氘量及物相结构,对合金放氢动力学同位素效应的本质进行了探讨。     

LaNi4.7Al0.3材料的吸、放氘行为研究

ＬａＮｉ４．７Ａｌ０．３材料的吸,放氘的行为,给出了吸附容量,保留量,等温曲线,温度与平衡压的关系曲线,计算了热力参数△Ｈ和△Ｈ,为ＬａＮｉ４．７Ａｌ０．３材料的应用提供了理论依据。     

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。     

Zr9Ni11合金吸氢性能研究

Zr9Ni11合金在高压吸氢系统的吸氢床中于400 ℃下充氢活化后,进行等温吸、放氢实验.25 ℃时,出现了40 Pa、1 413 Pa两个等温吸氢平衡压,解吸平衡压为7 Pa,吸氢容量为195.5 mL*g-1.吸氢平衡压随平衡温度而升高,但100 ℃下的吸氢平衡压则低于25 ℃的第二个吸氢平衡压.扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)分析结果显示经烧爆及充氢活化后,Zr9Ni11合金中作为表面吸氢活性中心的Ni明显增加,相组成为Zr9Ni11、ZrNi的合金经活化后Zr9Ni11相消失,出现Zr2Ni、Zr0.17Ni0.83两个新相.活化的Zr9Ni11合金暴露于空气后吸氢速度显著降低,但可吸去空气中的全部氢气.     

贮氢金属多层膜制备技术及吸氢性能研究

研究了用电子束蒸发方法在Mo底衬上制备Ti-Ni复合膜和在SiO2底衬上制备Mo-Ti-Ni复合膜的方法,用离子束分析方法测量了各膜层的厚度,并对样品的吸氢性能进行了分析。研究发现,Ti膜表面镀Ni后,其吸氢温度降低,吸氢总量增加,表明其吸氢活性增强;Mo-Ti-Ni复合膜在Ti氢化后与SiO2底衬结合良好,并具有较高的强度,但这种膜对底衬的清洁度要求更高;50nm的Ti膜难以吸氢,原因可能是膜制备过程中温度过高,导致Mo-Ti-Ni之间扩散加深,形成相对过厚的过渡层,这还需进一步研究。     

氦对不饱和氘化铀吸氘行为的影响

研究了不同含氦量的混合气体、吸氘初始压力以及不同组成的不饱和氘化铀对铀吸氘行为的影响。结果表明，氦含量的增加会显著减少铀的吸氘量，降低铀的吸氘速率；增加混合气体的初始压力有利于铀吸氘速率的增加，氘化铀的初始氘量不影响铀的吸氘速率。     

超轻水中氘含量的气相色谱分析

通过实验研究建立了测定超轻水中氘含量的气相色谱分析方法。用金属镁在500℃高温下将超轻水分解为气体,然后在常温下以高纯H2为载气,5A分子筛作为色谱柱,进行超轻水中氘含量的检测。用金属镁法分解水样,避免了传统铀法可能带来的放射性危害,且同位素效应远小于金属锌法。采用色谱在常温下检测氢气中氘的含量,也克服了普遍采用液氮低温法操作复杂,且H2、HD和D2的校正因子难以测定的缺点。研究结果表明,以极低重水标准样绘制的HD峰面积与对应氘含量的标准曲线能反向延长到天然丰度以下,能用于不同氘含量的超轻水样品检测。该分析方法精密度高,同一样品经多次分解进样,检测的相对标准偏差5%,在3个添加水平下的回收率为96.6%～99.9%,合成相对不确定度为0.166。测量结果精密度和准确度较高,完全能满足超轻水生产过程中氘含量定量分析的要求。     

注氘低活化马氏体钢在电子辐照下的缺陷行为

低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢被视为国际热核聚变反应堆以及聚变反应堆的第1壁候选结构材料之一,很多国家均在研究不同的RAFM钢,中国低活化马氏体(CLAM)钢的研究亦正在进行。核聚变会产生氢、氦、氘及氚,这些气体元素与辐照缺陷结合在一起,对材料的辐照性能会产生较大影响。本文对注氘后不同温度下的辐照后微观结构进行研究。试验利用日本北海道大学的JEOL-1300高压电子显微镜研究注氘CLAM钢从室温到873K在1250keV电子辐照下的微观结构变化。研究结果表明,在电子辐照下,注氘产生的缺陷团会出现消失和长大两种现象,意味着间隙型与空位型位错环在注氘过程中同时产生。并研究了注氘产生的空洞。     

氧化层对钛吸附与解吸氘的动力学影响研究(Ⅰ)--吸氘动力学

应用反应速率分析方法,测定了钛片和表面有氧化层的钛片在恒容体系和475～680℃范围内吸氘反应的速率常数,得到钛片和400℃氧化5h和2h的钛片吸氘反应的表观活化能分别为(112±2)、(181±4)和(115±3)kJ/mol;钛表面氧化层越厚,表观活化能越大;氧化层具有阻氘性能。     

氘在Incoloy800H合金材料中的扩散渗透行为

采用气相渗透技术研究了氘在Incoloy800H合金材料中的扩散渗透行为,利用高温气相渗透实验装置和四极质谱仪测定了450～600 ℃温度范围内、氘压110 kPa下氘的渗透实验曲线,计算得到了氘在Incoloy800H合金材料中的渗透率和扩散系数。结果表明,渗透扩散过程为扩散控制,得到的渗透率、扩散系数与温度的关系式均符合Arrhenius关系。     

氘在Ti-32Mo-5Nb合金中的行为

利用质子增强背散射和Ｘ射线衍射等方法,对氘在β相相的Ｔｉ－３２Ｍｏ－５Ｎｂ合金中的深度分布及Ｔｉ３２－Ｍｏ－５Ｎｂ合金吸氘前后的相结构等进行了分析研究。结果表明：该合金在低温阶段的吸氘速率明显现于纯钛,平均氘钛原子 ２．５,其中一部分氘与合金中的钛生成ＴｉＤ１．９７１,另一部分氘则固溶在Ｔｉ－３２Ｍｏ－５Ｎｂ合金中。     

氦中痕量H2、D2组分的高精度气相色谱分析

为满足聚变堆氘氚燃料循环工艺气体中痕量氢同位素组分的特殊检测分析要求,需建立快速、高精度的在线分析方法。针对氦中痕量H₂、D₂组分,本工作以高纯氦为载气,在液氮温度下,使用自制改性Al₂O₃毛细管柱进行分离,放电氦离子化检测器进行检测。结果显示,氢氘组分的检测限不高于1×10^-8,保留时间不高于180 s,氢氘组分色谱峰峰面积响应值的相对标准偏差不大于1.0%,分离度大于1.0。本方法具有分析灵敏、快速的优点,为聚变堆包层在氘氚燃料注入系统和氢同位素分离系统中微量氚的安全分析与精确计量提供了一种有效的测量技术。     

Deuterium Retention in SiC-Coated Graphite Tiles of EAST

Fuel retention and recycling in plasma facing materials is a crucial issue for fusion devices, especially for the long pulse discharge devices. In this work, the deuterium retention and the surface erosion of SiC-coated graphite tiles exposed to EAST plasmas have been studied by post-mortem analyses, i.e., thermal desorption spectroscopy （TDS）, secondary ion mass spec- troscopy （SIMS） and scanning electron microscopy （SEM）. The results show that the sample cut from the high field side （HF） tile has been intensely eroded due to deuterium bombardment on plasma facing surfaces in the initial phase of discharges and trapped highest amount of deuterium. Lower deuterium retention has been found in the inner divertor sample, which is presumably due to the particular exposure history in the 2010 spring campaign.