大型低温色谱柱系统的研制

低温吸附是一种有效的氢同位素分离方式,是国际热核实验堆(ITER)、聚变-裂变混合堆(FFHR)包层氚提取系统(TES)和含氚重水氚回收系统的优选方案之一.采用低温气相色谱技术研制了一套大型色谱柱系统,开展了氘-氢体系的调试实验.实验结果表明:(1)低温气相色谱柱系统的研制是成功的,实现了长期、连续、安全地运行;(2)浓缩效率高,可以将天然丰度的氘氢样品浓缩至91%以上;(3)处理容量大,对氕-氘混合原料气的处理容量达到每天200方的规模.     

氢同位素低温气相色谱分离装置的研制

低温吸附是一种有效的氢同位素分离方式,是国际热核实验堆（ITER）、聚变-裂变混合堆中包层氚提取系统和含氚重水氚回收系统的优选方案之一。课题组采用低温气相色谱技术研制了氢同位素分离装置,开展了氘-氢体系实验。实验结果表明：（1）分离装置的研制是成功的,实现了长期、连续、安全的运行;（2）分离效率高。既可以将天然丰度的氘氢样品浓缩至90％以上,也可以将氘丰度为0．08％的样品混合气分离后得到氘丰度为30％的产品,贫化部分氘丰度小于10^-5;（3）处理容量大。对氕-氘混合气的处理容量达到100m3／a的规模。     

氘、氚与RAFM钢相容性研究进展

核聚变能是解决人类能源危机和环境问题最有效的途径,其主要是利用氘氚聚合释放的能量。磁约束聚变是目前最可能实现受控热核聚变的方法,但要实现长期且稳态的核聚变反应还面临着诸多挑战,其中材料的研究与开发是聚变堆能否商业化的关键。在服役过程中,包层结构材料不仅受到高热负荷及强腐蚀作用,还受到各种粒子如氘(D)、氚(T)、氦(He)等的轰击和D-T聚变反应产物高能中子的影响。目前,确定的候选结构材料主要有奥氏体不锈钢、低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢、钒合金以及碳化硅复合材料四种。而RAFM钢因具有低活性、较低的热膨胀系数、较高的热导率、辐照环境下具有较好的几何稳定性被选为目前最具前景的结构材料。获得氘氚在RAFM钢中的输运参数是未来核数据库建立的基础和前提,近几年关于氘在RAFM钢中输运行为的研究较多,然而不同研究者所得的结果差别很大,且缺乏实际的氚实验的基础数据。因此建立实验测试标准十分必要。RAFM钢主要以板条马氏体结构为主,具有较高的氘、氚渗透率,极易造成氘氚燃料的损失及氚放射性污染。因此,必须减少或避免RAFM钢与氘氚的直接接触。在RAFM钢表面制备一定厚度的阻氚涂层是实现氚自持最有效的途径之一。目前,国内外研究较多的阻氚涂层为Al2O3涂层,其阻氚因子可达103,且已实现工程化应用。此外,RAFM钢在服役过程中产生的辐照损伤及表面状态变化必然会影响氘氚的输运行为,主流观点认为辐照产生的缺陷会增加氘氚在金属材料中的滞留量,当材料中氘原子浓度达到10-6时,塑韧性下降,产生氢脆,尤其对于氚,衰变产生的He-3原子浓度达到10-9时,还会引发更严重的氦脆。除了制备阻氚涂层外,最近的研究多致力于通过成分调控及改善热处理工艺来提高RAFM钢的抗氢性能及抗辐照性能。本文归纳了氘氚在RAFM钢中行为的研究进展,分别对RAFM钢中氘氚渗透和滞留行为及其对力学性能的影响等进行介绍,分析了RAFM钢开发面临的问题并展望其前景,期望为RAFM钢数据库的建立以及服役于聚变堆的工程可行性提供参考。     

D~+注入对Li_4SiO_4表面形貌影响的研究

国际热核聚变堆采用氚增殖剂与中子反应产生氚,其中氚增殖剂的释放行为和辐照性能是聚变堆设计研究的重要内容,中国独立发展的氦冷固态球床实验包层初步采用硅酸锂作为氚增殖剂。本文采用氢的同位素氘模拟研究氚在增殖剂中的释放行为和辐照性能,通过离子注入方式对硅酸锂陶瓷进行了不同剂量的氘离子辐照,研究了D离子注入对硅酸锂表面形貌的影响,同时采用高温热解析技术研究了D在硅酸锂中的释放行为。结果表明:D离子注入在表面形成了微米级气泡带、纳米级微孔、无规则裂缝。在加热过程中D主要以HD、D_2、HDO、D_2O形态释放。     

钛吸氢、氘和氚的动力学同位素效应研究

应用反应速率分析方法,在高真空金属系统上测定了钛在恒容体系和550℃～750℃范围内吸收氢、氘和氚的P-t曲线,并由此计算了各自在不同温度的速率常数,得到钛吸氢、氘和氚的表观活化能分别为(55.6±2.4)kJ/mol、(110.2±3.0)kJ/mol和(155.5±3.2)kJ/mol.钛吸氚的表观活化能最高,钛吸氢的表观活化能最低,表现出显著的动力学同位素效应,表明钛吸氚进行氚化反应较氘化和氢化更难于进行.     

氦再发射量的绝对测量装置

1. 前言最近,核聚变堆的研究在采用氘-氚反应的第二代反应堆的基础上已有所发展。这种反应是氘原子核与氘原子核的反应,它生成了具有3.5兆电子伏能量的氦原子核(α粒子)与具有14.1兆电子伏能量的中子(n)。理想情况是把3.5兆电子伏的能量全都用来加热等离子体,但实际上一部分α粒子会从等离子体中逸出并轰击第一壁。具有一定能量的α粒子在注入第     

激光核聚变研究的新成果

日本大阪大学激光核聚变研究中心使用激光核聚变实验装置“激光12号”,使核聚变的中子发生数量达到了世界先进水平—12500亿个。这次实验是1984年9月初开始的,在“激光12号”(最大功率30千焦耳)的光束形成部分装入波长变换用的KDP(磷酸二氢钾)晶体,使激光波长由1.053微米(红外)缩短为0.5微米(绿色),燃料的能量吸收率提高到80％;另外将氘氚混合燃料的玻璃制靶丸扩大为     

受控聚变研究中的真空技术

一、引言 受控聚变研究的目的是在反应堆中实现轻原子核的聚变,以释放出实际上是取之不尽的能源。 在聚变燃料中,主要的是氢同位素氘(D),在自然界中约占氢同位素的(原子数),即每升水中约含氘0.03克。 一般来说,聚变反应要在很高的温度下进行。例如D-D反应,达到点火(即输出能量等于输入能量)的条件为 TA≈l00Kev≈l09°K其中TA为反应粒子温度,n为反应粒子密度,г为能量约束时间。 氢的另一种同位素是氚(T),这是一种衰变得很快的放射性元素。D-T反应的点火条件是 显然,这些聚变反应物质必须处于高温等离子体状态。在自然界中,只有恒星内…     

高分辨四极质谱计在HL-2A装置上的应用

将具有分辨氦(He)和氘(D2)能力的高分辨四极质谱计安装到HL-2A托卡马克装置上,同时送入氦气和氘气,得到了质谱计可分辨的最小He+/D2+峰值比.分别对真空室在辉光放电清洗前后、不同等离子体放电次数的氢同位素和氦进行测量,观察到四种工况下质谱峰m/q=4的主要成分为D2+,He+只在辉光放电清洗中作为工作气体引入.向真空室送入氘气后,比较了由分子泵和低温泵抽气的质谱情况.分压强的测量结果表明低温泵对氘气的抽速大于分子泵约18％.实验结果初步验证了高分辨四极质谱计应用于托卡马克装置可靠真空检漏和残余气体成分精确分析的可行性,并为托卡马克装置抽气泵的选型提供了依据.     

高分子材料在ICF靶中的应用及其制备技术

概述了高分子材料在惯性约束聚变靶中，作为氘－氚燃料容器、泡沫材料、空心固体靶丸、膜层材料、靶装配胶等方面的应用，并简要介绍了有关材料的特性及其制备方法。     

Equilibrium relationships in the systems Li-Co-O and Li-Ni-O

A knowledge of equilibrium relationships in the systems Li-Co-O and Li-Ni-O was of interest because of the possibility of using Li-doped oxides as electrode materials in the fused carbonate fuel cell. Equilibrium relationships in air in the former system were investigated using a thermobalance and an isobaric ternary phase diagram was constructed which shows that Co₃O₄ co-exists with a CoO rich solid solution phase and an Li₂O.Co₂O₃ rich solid solution phase at 860° C. Because of the difficulty of obtaining complete reaction, equilibrium in the system Li-Ni-O was investigated primarily by X-ray examination of fired specimens. It was found that after leaching out unreacted Li₂CO₃, all the mixtures lay along the join NiO-LiNiO₂ in the ternary phase diagram, indicating that in the presence of Li₂O oxidation of NiO was occurring. Results were presented to show the effects of composition and heat treatment on the electrical conductivities of selected mixtures.     

三元系统相图动画制作

三元系统相图教学课件,是以三元系统相图为蓝本,利用Flash、HTML等网络多媒体技术的优势,将复杂的三元相图讲解内容和繁琐的相图判断规则制作成简单实用的网络课件,从而,促使了教学手段的更新和教学方式的转变。     

十二酸/十六酸/十四酸三元复合相变体系研究

采用步冷曲线法测定了不同比例的十二酸(LA)/十六酸(PA)二元体系的相变温度,绘制了该体系的T-X相图。在其最低共熔点处引入十四酸(MA)组成三元体系,测定了该三元体系不同组成的相变温度,绘制其T-X相图。采用差式扫描量热仪(DSC)和红外光谱(FT-IR)对三元体系中最低共熔物的热性能和稳定性能进行表征。结果表明:LA/PA质量比为76∶24时形成最低共熔物,其最低共熔温度为31.7℃,相变焓为272.9J/g;LA/PA/MA三元体系在质量比为60.8∶19.2∶20时能形成低共熔物,其低共熔温度为26.9℃,相变焓为264.2J/g,连续相变过程无分层现象,300次热循环后热稳定性好。     

基于Pandat的Ti-Al系相图计算及热力学评估

基于相图计算理论,用Pandat 2016热力学计算软件、最新的钛合金数据库和热力学模型,计算研究了Ti-Al二元系相图。从相律、相图的特殊点、各相存在的范围、相变点等方面对其进行了详细的热力学评估。计算结果表明:计算相图和实验相图吻合得较好,其相对误差基本都在5%以内,为推广到三元或更高元体系相图奠定了基础。随后提出了一个新的计算Ti-Al二元系中(α+β)/β相变点的公式,其置信度为99.982%,与经验计算公式相比,计算更为准确,具有一定的参考价值和学术交流意义。     

Phase equilibria in the Nb-Ge-C system

An experimental survey of the Nb-Ge-C ternary phase diagram was used to determine the equilibrium tie-lines between solid phases in this system. In addition to the binary phases, the system contains a newly discovered ternary phase with an approximate composition of Nb₃GeC, and an extensive solution phase extending into the ternary system from the binary β-Nb₅Ge₃ phase.     

Equilibrium relationships in the system NiO-CoO-O2

As part of a programme to investigate the possibility of using conducting oxide electrodes in the fused carbonate fuel cell, equilibrium relationships in the system NiO-CoO-O₂ were investigated using a thermobalance. An isobaric ternary diagram of the system was constructed and it is shown that the variation in the temperature of the boundary between the single phase (NiO-CoO solid solution) and the two phase (Co₃O₄ + NiO-CoO solid solution) fields, with cationic composition, is consistent with approximately ideal behaviour. A mechanism based on the established phase relationships is also suggested to explain the observation that loss of oxygen from two-phase mixtures on heating results in the formation of NiO-CoO solid solution in the interior of the Co₃O₄ grains. Results are also presented to show the effects of composition and heat-treatment on the electrical conductivities at high temperatures of selected mixtures.     

Phase diagrams calculated for Fe-rich Fe-Si-Co and Fe-Si-Al ordering alloy systems

Theoretical analysis based on the calculation of phase diagrams was employed for Fe-Si-Co and Fe-Si-Al ordering systems to clarify the necessity for the occurrence of phase separation in Fe-base ternary ordering systems. The free energy of Fe-base ternary ordering alloys where B2 and D0₃ ordered structures are formed is evaluated statistically using a pairwise interaction approximation up to second nearest neighbours, taking into account not only the atomic interaction but also the magnetic interaction, based on the Bragg-Williams-Gorsky model. The calculated phase diagrams are consistent with the experimentally obtained ones. The phase diagram calculation in this work is useful to predict the equilibrium states of the ternary ordering systems. The phase separation in ordering alloys is caused by the contribution of excess free energies due to ordering. The influences of ferromagnetism on the two-phase regions are also demonstrated.     

Oxygen potentials,Gibbs' energies and phase relations in the Cu-Cr-O system

Thermodynamic properties of ternary compounds, cuprous and cupric chromites (CuCro₂, CuCr₂O₄), and oxygen potentials corresponding to three three-phase regions in the Cu-Cr-O system have been measured in the temperature range 900 to 1350 K using a solid state galvanic cell incorporating calcia-stabilized zirconia. Cuprous chromite was found to be nearly stoichiometric. The compositions of non-stoichiometric cupric chromite saturated with CuO and Cr₂O₃ have been determined using electron microprobe and energy dispersive X-ray analysis. The results of this study resolve discrepancies in Gibbs' energies of cuprous and cupric chromites reported in the literature. A ternary phase diagram for the Cu-Cr-O system at 1150 K and phase relations in air for the Cu₂O-CuO-Cr₂O₃ system as a function of temperature have been derived based on the new thermodynamic data. The phase diagram given in the literature is found to be inaccurate.     

Ti-Si-C三元系组元化学位稳定性相图

收集并计算了Ti-SI-C三元系在1200度温度下各组元化合物的热力学数据,利用Ti-SI-C三元系在该温度下的平衡相图以及对碳化物未知热力学数据所做的估算,计算该三元系中各组元化学位并作出的相应的化学位稳定性相图。     

影响酚酞基聚芳醚砜/DMAc/水三元体系相图的因素

采用浊点滴定法测定了聚芳醚砜(PES-C)铸膜液的浊点,并绘制了PES-C/DMAc/H2O三元体系相图.在PES-C/DMAc溶液体系中分别加入草酸(OA)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、无水氯化锂(LiCl)、聚乙二醇600(PEG-600)、吐温80(Tween-80)、乙醚(EE)6种添加剂,考察了不同添加剂对体系相图的影响,并对机理进行简要分析.此外,还考察了草酸浓度对该体系相图的影响.