LaNi5合金长期贮氚的老化效应

为探究金属氚化物老化效应的机理，利用一个装载氘氚老化了2140天的LaNi5床开展实验研究，LaNi5合金贮氘氚2140天后能将几乎所有的衰变^3He保留在晶格内，从氘化物的解吸等温线中可以观察到显著的氚老化效应：（1）等温解吸线右移；（2）坪斜增加；（3）可逆容量减少；（4）被称为“渣”（heel）的深捕陷氢同位素的形成，实验发现，当衰变^3He在1230K高温消除后，这些老化效应完全消失，这就为氚老化效应的氦致机理提供了一个直接的证据。     

DFT方法研究LaNi5M（M=0，D，Al）的晶体结构和电子结构

根据密度泛函理论(Density functlional theory-DFT),利用总体能量平面波赝势技术,以平面波为基集,计算了LaNi5M(M=0,D,Al)型贮氢材料的晶体结构和电子结构,获得了不同材料的总体能量、键结构、态密度以及Mulliken布居值.根据计算结果,分析并得到了LaNi5、LaNi5D和LaNi4Al电子结构的变化规律,Al取代LaNi5中部分Ni原子时优先取代晶胞中3g位的Ni原子,讨论了LaNi5在吸氘前后键结构和态密度变化情况,并用MS(Material Studio)中的Reflex模块对所建立的模型进行了模拟计算,获得了材料的中子衍射谱图.经比较与实验谱符合较好.     

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。     

LaNi_(4.7)Al_(0.3)合金贮氘氚后的老化效应

将氘氚装载到LaNi4.7Al0.3合金样品中并在室温下贮存480d或1120d，发现LaNi4.7Al0.3合金贮合金几乎能保留所有的衰变子体氦－3。通过氘氚化物的解吸等温线，观察到该合金存在显著的氚老化效应；坪压降低，坪斜增加，可逆容量减少及被称为“渣”（heel）的深捕陷氢同位素形成。实验还发现623K下除气可以部分消除这些老化效应。     

LaNi_(4.9)Al_(0.1)热力学性能的氚老化效应

测定了LaNi4 .9Al0 .1热力学性能的氚老化效应。结果表明 ,吸氚 112 0d后 ,LaNi4 .9Al0 .1氚化物的解吸等温线表现出坪台压力和可逆吸氢容量随时间的增加而降低 ,并形成残留氚 (tritiumheel) ;坪斜和热力学焓变ΔH和熵变ΔS随时间的增加而增加     

LaNi_(4.9)Al_(0.1)热力学性能的氚老化效应

测定了LaNi4.9Al0.1热力学性能的氚老化效应。结果表明,吸氚1120d后,LaNi4.9Al0.1氚化物的解吸等温线表现出坪台压力和可逆吸氢容量随时间的增加而降低,并形成残留氚（tritium hell);坪斜和热力学焓变△H和熵变△S随时间的增加而增加。     

锆钒氚化膜的3He释放研究

对两块锆钒氚化膜中3He释放进行4 a跟踪监测。测量结果表明:其释放系数(RF)一直保持在10-4~10-2量级,与文献所报道的锆钴合金、钯、铒等金属的氚化物早期的3He释放基本上处于同一水平。其区别在于,随着时间的增长,其它金属的氚化物在200~1 000 d内达到3He的加速释放,而锆钒合金贮存已1 500 d,仍无3He的加速释放迹象。这种现象说明锆钒合金具有更强的固氦能力。     

氦-3对Zr0.85Ti0.15Co合金吸氚特性影响研究

通过铀床向Zr_0.85Ti_0.15Co床转移氚过程中,研究氦-3对Zr_0.85Ti_0.15Co合金吸氚特性的影响,并结合Ortman模型分析氦-3影响机理。结果表明：氦-3对床体的屏蔽效应明显影响粉末的吸附性能,但屏蔽效应并不能完全抑制Zr_0.85Ti_0.15Co的吸氚反应,覆盖现象严重时其仍能在较低的速率持续吸氚直至吸附完全;氦-3浓度较低时,吸氚完成时间主要由氦-3浓度影响,而氦-3浓度较高时,主要由初始氚分压影响;氦-3对Zr_0.85Ti_0.15Co吸氚的屏蔽过程分为整体流阶段和扩散散流阶段,Ortman模型可较好的预测整体流阶段的氦-3屏蔽压强。     

H原子在Zr(0001)表面吸附的第一性原理研究

结合蒙特卡洛(MC)模拟和第一性原理密度泛函理论(DFT)方法,从Zr-H体系微观结构、吸附概率、吸附能、Mulliken电荷布居数以及电子态密度等方面对H原子在α-Zr(0001)表面的吸附位点和吸附机理等进行计算分析。结果表明:H原子在Zr(0001)表面首先产生物理吸附,然后由物理吸附转变为化学吸附,吸附过程中电荷不断由Zr(0001)表面原子向H原子转移,最后趋于稳定。另外,稳定吸附后的H原子直接与Zr(0001)表面最表层原子生成化学键,且主要由H(s)、Zr(s)和Zr(d)轨道的电子态做贡献。综合分析得到H原子在Zr(0001)表面的吸附位点优先级顺序为密排六方间隙位(hcp位)>面心立方间隙位(fcc位)>桥位(bridge位),顶位(top位)不会产生吸附。     

Zn原子位置对ZnO晶体电子结构的影响

本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理方法,计算了Zn原子位置对ZnO电子结构的影响.Zn的位置变化导致ZnO晶体发生晶格畸变,使电子结构发生变化;能带结构、能态密度(DOS)、电子密度、Mulliken布居等计算结果分析表明:Zn原子位置在z轴方向改变后使得Zn-O键长缩短,Zn的3d电子与O原子的2p电子在-8.0～-0.5 eV区域的杂化作用加强,导致O原子的部分2p电子向低能方向移动,带隙展宽.     

LaNi5Dx(x=0,0.3)化合物的中子粉末衍射研究

利用中子粉末衍射实验研究了LaNi₅、LaNi₅D_0.3的晶体结构。在对LaNi₅D_0.3的中子粉末衍射数据进行分析时，考虑了吸、放气过程中引入的微应变会使得衍射轮廓产生各向异性展宽的因素，从而使拟合效果取得较明显的改善。与LaNi₅一样，LaNi₅D_0.3的空间群仍为P6/mmm。LaNi₅D_0.3中氘原子占据12n位。     

中子辐照后6Li-Al合金靶片中氚的测量方法研究

建立了流气式系统捕集和化学转移法测量^6LiAl合金靶片在中子辐照过程中的渗漏氚和辐照后靶片中总氚量的方法。渗漏氚的捕集方法是：在流气式系统中，用含少量氢的惰性载气将渗漏氚载带出来，经高温催化氧化后被乙二醇鼓泡器捕集；靶片中的氚转移法是用NaOH溶液将合金靶片溶解，气相中的氚采用渗漏氚的捕集方法捕集，液相中的氚则蒸馏到馏分中。最后用液体闪烁计数器分别测量乙二醇鼓泡器和馏分中的氚量。测量结果与理论氚产量基本相符。     

CunAum(n+m=4)类晶结构团簇电子结构性质的第一性原理计算

用基于第一性原理的密度泛函理论计算分析了CunAum(n m=4)类晶结构团簇的电子结构性质。计算得到的晶格参数与实验值吻合较好。体系能带结构和态密度分析表明,对能级的贡献主要来自d轨道的电子,且在费米能级附近出现较强的峰,此处的光吸收作用显著增强。电荷密度分布说明,体系的键结构致密度较大,其中存在共价键和金属键,金属键主要由d轨道电子的共有化运动而形成。     

复合膜对316L不锈钢氚渗透性能的影响

利用物理气相沉积（ＰＶＤ）方法在３１６Ｌ不锈钢表面分别镀制微米量级厚的ＴｉＮ＋ＴｉＣ＋ＴｉＮ、ＴｉＮ＋Ｔｉｃ＋ＳｉＯ２复合膜。扫描电镜观察表明：膜致密,与基体结合牢固,抗氧化,抗热冲击。二次离子质谱（ＳＩＭＳ）和红外光谱（ＩＲ）分析结果证实：ＴｉＣ和ＳｉＯ２的膜在３００℃以上的氢中退火可形成抗氚爱阻挡层。测量了不同温度下氚在带膜３１６Ｌ中的渗透率。在２００～６００℃范围内,镀有ＴｉＮ＋ＴｉＣ＋Ｓｉ     

氚标记甲烷分子光谱性质的密度泛函理论研究

用密度泛函理论（DFT）／B3LYP／6－31G^**方法对甲烷和各种氚标记甲烷进行几何构型全优化，优化结果与实验值吻合。用该方法对甲烷、各种氘标记甲烷分子进行了分子的振动基频和热力学性质计算。计算结果表明：各种氘代甲烷标度后振动频率的计算值与实验值的最大相对偏差为－2．9％，最小相对偏差为0．1％，分子摩尔定容热容和熵随着氘取代原子数的增加而增加，总能和焓随之减小。     

氚的内照射剂量转换系数研究

不同的生物动力学模型给出的氚的摄入量滞留函数和剂量转换系数存在明显的差别。Crawford-Brown模型在氚化学形态转化描述和年龄段剂量转换系数分析上具有独特优势,本文在比较不同模型研究进展的基础上,重点对Crawford-Brown模型进行计算,给出不同年龄段的氚滞留函数和剂量转换系数,并同其他模型计算结果进行了详细的比较。结果显示,除了成人摄入氚水情况,Crawford-Brown模型计算给出的不同年龄段人群摄入氚水和有机氚的剂量转换系数都会比ICRP模型的高。随着年龄的减小,氚水和有机氚的相互转换愈发明显,剂量转换系数上的差别愈发明显。成人氚水摄入量滞留函数的比较表明,几种模型在100 d内的滞留函数曲线几乎完全相同,只在长期滞留项上存在显著差别。     

Mixed Desorption of He,H2, and CH4 Adsorbed on Charcoal Maximally Cooled at 10K

Desorption rates of mixtures of He, H₂, and CH₄ adsorbed on activated carbon placed in an enclosed vessel are determined under the condition where the temperature is elevated from 10K to room temperature. Activated carbon is selected because of its good adsorption performance at the cryogenic temperature. The carbon used in the present study is covered with mesopores or micropores from 1 to 10 nm in diameter. The adsorption and desorption of their respective gases proceed independently, and the desorption behavior of each component is well expressed in terms of a Langmuir-Freundlich isotherm. Since desorption curves under different heating conditions can be correlated to the same one on a (T-pt) plot, it is considered that gas desorption proceeds under equilibrium condition between the adsorbent and gaseous phases. Two- or three-component desorption of He, H₂, and CH₄ from activated carbon can be described using an extended multicomponent Langmuir-Freundlich isotherm without any correction. Desorption curves calculated for their respective gases are in comparatively good agreement with experimental data.     

基于双塔式氢氦/氚氦混合气的快速分离技术

氢氦/氚氦混合气快速高效地分离与回收是产氚工艺的关键技术之一。利用液氮温度下吸附剂对氢同位素与氦吸附能力的差异,搭建了双塔式固定床低温吸附-解吸分离氢氦/氚氦的实验装置,通过该实验装置开展了不同组成的氢氦、氚氦混合气的分离实验。实验结果表明:采用双塔式固定床低温吸附-解吸法可以实现不同组成的氢氦、氚氦混合气的快速分离,分离后氦中氢的体积分数低于1.2×10-5,氦的纯度可达到99.998 8%,吸附柱的脱氚率大于97%;双塔式固定床低温吸附-解吸法的解吸氢中含有较高浓度的氦,不适于回收氢;在氚氦分离中采用固定床低温吸附柱是可行的,可作为钯膜分离器的辅助单元。