水中氚的电解浓集装置设计北大核心CSCD

建立了一套水中氚的电解浓集装置,一次可以电解12个样品。水样初始体积为250 m L,电解后的体积是8 m L。每个电解槽的电压3.0±0.2 V,电流12±1 A,电解后样品中氚的浓缩倍数为20±0.5倍,完成电解总共需要72 h。用Quantulus 1220液体闪烁谱仪测量,仪器本底1.0 cpm,测量时间600 min时,最低探测限可达0.12 Bq/L。     

SPE固体电解质氚水浓集装置及其应用

简述了SPE固体聚合膜氚水自动电解浓集装置的工作原理，介绍了在研制该装置中所进行的实验与工作进展，用SPE氚水电解浓集装置处理。IAEA第6次低水平氚国际比对样品(TRIC2000)，取得了满意的测量结果。     

环境水中氚测量不确定度评定

介绍了环境水中氚的测量不确定度评定方法.在测量之前对水样品进行蒸馏,再进行电解浓集,采用液闪测量.测量不确定度的评定中,主要考虑计数率、本底、修正因子、蒸馏和电解浓集过程不确定度分量.结果表明:对于低水平氚的测量,不确定度的主要来源为测量计数;对于高水平氚的测量,不确定度的主要来源为浓集因子.     

氘-氚分馏系数法确定氚的电解回收率

天然水中氚含量很低,一般采用电解浓缩-液闪计数法进行测量。电解水样时,氚的电解回收率可由水样的浓缩倍数和氚分馏系数来确定。而电解过程的氚分馏系数和氘分馏系数存在一个近似的关系,即lnβ=ηlnα。采用氚标准水进行电解实验,可得到氚分馏系数,采用光腔衰荡激光同位素法测量电解前后的氘含量可以获得氘的分馏系数。电解条件为低碳钢-镍电极装置,以Na2O2为电解质,电解过程温度为0.5℃。实验得到η为1.27。在电解水样时,可根据lnβ=1.27 lnα可得到氚分馏系数,从而获得本批次每个水样的电解回收率。     

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%。     

基于两级钯膜反应器的氚水处理技术

为了处理高浓氚水,搭建了一台氢-水同位素交换串联水汽变换的两级钯膜反应器装置,可以实现级联处理工艺。以天然水代替氚水为源项,以D₂代替H₂开展了除氢实验,最高获得了207.4的除氢因子,验证了两级钯膜反应器用于处理氚水的可行性。通常情况下,水汽变换反应的除氢因子大于氢-水同位素交换反应。其中,氢-水同位素交换中D₂/H₂O体积流量比越大,该反应除氢因子越大;氢-水同位素交换中原料侧压力越大,该反应除氢因子越大;原料水流量越大,两个反应的除氢因子均会下降。由于一级膜反应器采用氢-水同位素交换可将氚水浓度降低1个量级以上,因而可以尽量避免二级膜反应器中CO与高浓氚接触,抑制含氚有机物的生成。由此可见,两级钯膜反应器有望成为一种高效的氚水处理装置。     

一种简便的氚表面污染测量仪的研制

氚发射的β粒子能量很低,最大能量仅18keV,因此直接测氚需要灵敏度高的无窗或薄窗计数器。国外过去大多采用正比计数器,近年来也采用闪烁计数器。前者灵敏度高,技术成熟但制作麻烦,使用时需携带笨重的充气钢瓶,后者结构及线路简单,携带轻便,适于批量生产。为此,我们研制了用固体闪烁计数器探测氚的表面污染测量仪。     

基于丝壁电离室的数字化氚在线测量系统的研制

涉氚场所中的氚浓度在线测量是保障工作安全顺利进行的有力条件。针对涉氚场所中氚主要以氚气形式存在的特点,设计并研制了一套数字化氚在线测量系统。该系统采用补正极原理设计了丝壁电离室,消除了氚在进入电离室前产生的电离离子对测量结果的影响;开发了数字化信号处理系统,可自控获取、处理及显示过程中的氚浓度。系统在氚靶生产过程中得以应用,结果表明,丝壁的设计使得电离室室壁氚吸附产生的记忆效应减小到1%以内,系统中的氚浓度能够在线实时准确测量、显示,能很好地满足涉氚场所氚在线测量的要求。     

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。     

钛膜中氘氚浓度的弹性反冲法测量

研究采用弹性反冲探测(ERD)方法测量钛膜中氘、氚的浓度。实验所用Ti膜用磁控溅射法制备，膜厚小于100nm，以石英玻璃（SiO₂）为底衬，Ti膜加镀了1层Ni保护膜，以防Ti膜氧化和增强Ti膜吸氢。以6.0MeVO粒子作为入射粒子，在30°方向上探测反冲粒子，在此实验条件下，O粒子对D、T的碰撞截面为卢瑟福截面。对两个样品用ERD方法测量钛膜中的D、T含量，获得了D、T的面密度。测量结果表明，采用如上方法测量Ti膜中D、T浓度的误差小于7％。     

基于氢同位素研究商用钯银合金膜的渗氚性能

钯银合金膜可用于熔盐堆尾气中气态氚（HT和T₂）的分离与纯化。本文研究了厚度为80 μm的钯银合金膜在纯H₂气氛中及Ar气存在下对H₂的分离效果。结果表明,渗氢过程中氢原子在膜内部的体相扩散是控制速率的关键。Ar气存在时,在钯银合金膜工作温度为480 ℃、混合气体进气流速为100 mL/min、氢分压差为20～100 kPa的条件下,钯银合金膜对H₂气的渗透通量随氢分压差的增大而增加,随Ar气浓度的升高而减小。在氢分压差相同的条件下,纯氢的渗透通量明显高于Ar-H₂混合气的渗透通量,说明钯银合金膜受Ar气的影响分离效果变差。渗氢后的钯银合金膜表面变得光滑,有晶界形成。     

氚在305铝合金及其预生膜中渗透率的研究

文章叙述了氚在305铝合金及其预生膜中渗透率的测量方法,推导出计算氚在305铝合金及其预生膜中的渗透率的经验公式。实验结果表明氚在镀预生膜的铝中的渗透率低,在100-250℃铝表面镀层阻挡氚渗透效果极为明显,而且温度越高效果越显著。     

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。     

氡在聚合物膜中渗透系数的测定

为向江门中微子实验用膜的选择提供参考,研究了一种测定氡在聚合物膜中渗透系数的方法,设计加工出可利用闪烁液进行采样的膜渗透采样装置,并测量了不同类型聚合物膜的渗透系数。实验结果表明:膜渗透采样装置的本底及密闭性符合实验要求;聚合物膜表面氡析出达到稳定状态至少需要18d;PVC膜的氡渗透系数最低。     

辐射接枝高分子电解膜的制备、表征及其在燃料电池中的应用

高分子电解膜是高分子燃料电池的关键材料之一。担当着阴阳极反应原料的隔离及离子电导的功能,其性能决定着燃料电池的性能、成本及应用前景。辐射接枝电解膜由氟化的高分子骨架及磺化的接枝高分子链构成。前者赋予电解膜必要的强度、尺寸稳定性及低气体透过性,后者赋予其质子电导功能。综述了基材、单体及交联剂的筛选、合成工艺的调整等与辐射接枝电解膜的性能关系。