氚监测方法现状及其进展

随着动力堆的发展,氚对环境的可能污染已经引起人们的重视。由于氚在工农业,医学和水文方面的广泛应用,特别是聚变堆的研究和进展,氚的产量、利用及释放量增加很快,氚的监测和防护就成为一个突出的问题。目前,有关氚的文献和监测数据,国外每年发表很多。氚的现场防护技术日趋完善,已出现由计算机控制的氚研究实验室监测系统。环境中的氚,从高空的大气到地表     

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。     

用密度泛函理论研究氚在高温气冷堆核级石墨的吸附与解吸附行为

为研究氚在高温气冷堆核级石墨上的吸附和解吸附行为,本文利用密度泛函理论,采用氢原子代替氚原子的办法,通过理论计算得到了氚在高温气冷堆核级石墨上的结合能,通过模型分析得到了氚在高温气冷堆核级石墨上的吸附、解吸附机理与相应的份额,并得到HTR-10在20年寿期末各部分氚的累积量及事故工况下氚释放量的估计值。本文结果为研究估算高温气冷堆氚释放的机理提供了一条新思路。     

氚的各种来源(下)

【美国《核安全》1981年9—10月第612页报道】目前世界上除轻水堆和重水堆以外,尚有其它一些堆型,它们也都释放氚。高温气冷堆每年释放氚的总量为7.8×10~9—3.1×10~(10)贝可/兆瓦(电)年。其中,84—97%以氚化水形式释出,2—8%以氚化水蒸汽释放,0.6—8%以氚气形式释放。这种堆氚的产生主要是燃料的三裂变,以及~3He 和锂杂质的中子活化。液态金属快     

氚污染金属切割试验

采用铝材切割机及角磨机对未封闭和封闭后的氚污染金属进行切割试验,并通过测量切割过程中氚释放活度和金属中氚残留活度来评估切割过程中氚释放率。结果表明,采用铝材切割机对两种金属切割过程中氚释放率分别≤15%和≤1.5%;采用角磨机进行切割过程中氚释放率分别为≤25%和≤1.5%。     

尿中氚含量的测定

随着高通量中子发生器的研制和使用,致使氚靶中氚的强度不断增大,氚靶在存放尤其在使用过程中,由于一系列的复杂过程而释放出氚,污染设备,并通过真空系统进入附近环境的空气中。因此,氚是使用中子发生器过程中主要危害来源之一,氚钛靶即使在常温下也以0.48～2.8(μCi/h)/Ci的速率释放氚。氚气在空气中很快氧化成氚水,氚在机体内是呈现均匀分布的。基于放射性危害的特征及核能的破坏力在历史上形成的恐怖印象,都促使从事任何     

压水堆核电站氚排放源项计算模型参数灵敏度分析

氚是核电站运行过程中向环境中排放较大的放射性核素之一,控制核设施中氚的产生和排放量越来越引起人们的重视。本文通过分析核电站产生氚的主要途径,建立了5种产氚途径的7个计算模型,并对计算模型中重要参数的灵敏度进行了分析。结果表明:在计算氚的产生量时,参数的灵敏度依次是~7Li所占百分比、等效满功率天数、初始锂浓度、氚从可燃毒物棒中释放到主冷却剂中份额、氚从燃料释放到冷却剂中份额;~7Li所占百分比对氚的产生量特别灵敏,等效满功率天数对所有途径的产氚量都有影响。     

高温气冷堆闭式布雷顿间接循环中氚的来源及其影响

氚是氢的放射性同位素,影响环境和人体健康.目前,全球自然界中的氚主要来自人类的核活动.因此,需研究核反应堆中氚的来源及其影响.在高温气冷堆中,氚是一回路放射性的主要来源之一.由于高温气冷堆堆芯温度较高,不能忽视一回路中氚向外界和二回路渗透造成的污染问题.文章阐述了氚的物理和化学特性,高温气冷堆闭式布雷顿间接循环中氚的生成来源和释放途径,分析了氚对设备材料力学性能的影响,介绍了氚向环境释放的限值、控制措施及防止氚渗透的方法.     

CFETR氦冷固态包层及其辅助系统动态氚输运分析

实现氚自持、建立完整的氚循环系统并保证氚安全是中国聚变工程实验堆(CFETR)的主要目标之一。在CFETR氦冷固态包层及其辅助系统设计过程中,需对系统级氚输运行为进行详细分析,包括氚滞留量、释放量、浓度的动态变化等。基于已建立的动态氚分析程序TriSim-Dynamic,在此基础上进行修改完善,利用该程序对CFETR氦冷固态包层及其辅助系统氚动态输运进行分析模拟,得到了冷却剂及提氚吹扫气中氚浓度、氚分压,管壁及结构材料中氚盘存量,氚通过包层结构材料和辅助系统管壁向真空室、水冷系统及建筑的渗透通量动态变化,并将其稳态值与已进行基准校核的稳态氚分析程序TriSim-SA及理论解析解进行比较,以初步验证分析结果的准确性,数据结果也对CFETR氚安全分析提供了一定的参考。     

氚废气的回收技术研究

采用了高温催化氧化法处理含氚废气。处理过程如下:在干燥氩气(含少量H2)的载带下,含氚废气通过高温催化氧化床转化为氚水,然后用蒸馏水或合适的干燥剂吸收。在400℃,氧化床穿透之前,Hopcalite氧化剂对H2的氧化效率接近100%;在500℃,Hopcalite氧化床对HT的氧化效率大于99%。实验测定了回收氚的分子筛在存放过程中,不同规格分子筛的氚释放系数以及存放条件与释放系数的关系。结果表明,3种分子筛在吸收氚水后的氚释放系数为(1.9～5.5)×10-6d-1·g-1。其中,4A钠型分子筛的氚释放系数最小,5A钙型分子筛的氚释放系数最大;3种分子筛在吸收氚水后释放的氚的化学形式绝大部分是氚化水(HTO),氚气(HT)含量不超过1.2%;含氚分子筛的贮存气氛对氚的再释放有一定影响,在纯氩气中氚释放系数比在含2%氢的氩气中的低。     

释放到反应堆冷却剂中氚存在状态的研究

从反应堆位置上释放出来的氚以什么状态存在,关系到它的释放途径与安全评价问题。通过在高通量工程试验反应堆(HFETR)上试验证实,在正常运行条件下,释放到冷却剂中的氚90％以上是以液体形式出现的,其余是以气态氚形式出现的,而气态氚中元素态氚有很高比例。从冷却剂中氚可能存在状态来看,从氚化水(HTO)状态和氚气(HT)状态对人体危害程度来看,与反应堆有关的安全评价假定所有从反应堆位置上释放的氚均以HTO状态存在是合适的。     

尿中氚含量的测定

随着高通量中子发生器的研制和使用,致使氚靶中氚的活度不断增大。而氚靶在存放,尤其在使用过程中,由于一系列的复杂过程而释放氚,污染设备并通过真空系统进入附近环境的空气中。因此,氚是使用中子发生器过程中主要危害来源之一,氚钛靶即使在常温下也以0.28—2.8(μBq/h)/Bq的速率释放氚。氚在空气中很快氧化成氘水,氚在机体内呈现均匀分布。     

聚变堆失真空事故下氚的大气扩散模拟研究

聚变反应堆发生失真空事故的情况下氚会泄漏到环境中，氚大气扩散模拟是聚变堆事故后果评价的重要内容。基于高斯烟团模型以及Pasquill稳定度分类方法，考虑重力沉降、烟气抬升、风速等因素的影响，建立了适用于事故下瞬态分析的大气扩散模型，在高斯烟团模型中加入修正了像源贡献的地面反射系数，提高了模型对于地面边界处干沉降的计算效果。选取加拿大氚气释放实验和美国萨凡那河工厂氚释放事故验证了所建立模型的准确性，模型的计算结果与HotSpot 3.0和UFOTRI软件的精度相当。选取国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER）的失真空事故作为研究对象，分析了氚的分阶段释放、风速以及释放高度对氚扩散分布的影响。结果表明：氚的分阶段释放会导致沿下风向出现两个高放射性区域；释放高度和风速的增加会强化氚在大气中的扩散行为，从而减弱放射性在近场的积聚。     

氚在RAFM钢表面的吸附研究

采用气相吸附法研究了室温下RAFM钢表面对氚的吸附与释放行为,并使用316L钢、1Cr18Ni9Ti钢进行了对照实验。结果表明,RAFM钢表面的氚吸附与释放性质与316L钢、1Cr18Ni9Ti钢的非常相似,相同表面状态的样品,在相同实验条件下的吸附氚量相差不超过50%。可推测,未经深度除水处理的RAFM钢暴露于氚后,表面会形成富氚层,浓度远高于基体溶解氚,厚度不大于10μm。表面氚的形态以化学吸附和物理吸附的氚化水为主,约占90%以上。室温下RAFM钢表面吸附的氚在干燥气氛中的释放非常缓慢,但遇水会因氚-水间的同位素交换而加速释放。     

气态氚排放后HTO和OBT在环境介质中的估算

本文介绍了长期大气释放下氚的剂量评价模型——比活度模型。该模型考虑了氚的两种形态HTO和OBT,对长期大气释放下氚在环境介质中的迁移行为,氚浓度的估算进行了描述。     

中子发生器用氚靶的研究进展

对粒子加速器和密封中子管用氚靶的工作原理、制备过程及基本要求,包括具有较高的载氚密度、较高的热稳定性、氚靶靶膜应具有较低的3He释放率和掉粉率等作了简要介绍.在此基础上,综述了近年来在金属氚化物膜块结构和性质、靶膜表面性质、金属氚化物的氦释放和新型靶材料的研制等方面的进展,提出了今后中子发生器氚靶的研究方向,主要涉及新型靶材料设计开发、新型结构靶研制、氚化物靶膜结构及其氦释放行为研究等方面.     

液态锂铅合金的氚释放行为

为了完成聚变堆液态锂铅包层鼓泡提氚系统的工程设计和建造,以金属与氢的作用理论为基础,建立了氚从液态锂铅中的动力学释放行为的数学模型.计算和分析了温度、饱和器氚分压、氦流量对解吸器顶部气相中的氚分压的影响以及氚在液态锂铅中的传质系数、解吸率和吸附率.结果表明:在633～723 K的解吸温度范围内,氚从液态锂铅到气相的整个释放过程虽然包含了氚在熔融合金气泡中的扩散与对流、氚通过与气-液界面相连合金层的扩散、在界而发生的氚原子重组多相反应、氚通过气相边界层的扩散和气相中氚的扩散与对流5个子过程,但起决定作用的是氚在合金内的扩散和气.液界面的多相反应重组,其他子过程意义不大.     

中子发生器用氚靶的研究进展

对粒子加速器和密封中子管用氚靶的工作原理、制备过程及基本要求，包括具有较高的载氚密度、较高的热稳定性、氚靶靶膜应具有较低的^3He释放率和掉粉率等作了简要介绍。在此基础上，综述了近年来在金属氚化物膜块结构和性质、靶膜表面性质、金属氚化物的氦释放和新型靶材料的研制等方面的进展，提出了今后中子发生器氚靶的研究方向，主要涉及新型靶材料设计开发、新型结构靶研制、氚化物靶膜结构及其氦释放行为研究等方面。     

用热解吸法研究锂陶瓷中氚扩散行为

采用热解吸法研究了氚在锂陶瓷γ -LiAlO2 中的扩散行为。根据不同线性升温速率下的氚释放曲线 ,分别测出了以HTO形式释放的氚和以HT形式释放的氚的表观扩散活化能分别为(2 53± 50 )kJ·mol-1和 (12 7± 5)kJ·mol-1     

氚在RAFM钢表面的吸附研究

采用气相吸附法研究了室温下RAFM钢表面对氚的吸附与释放行为，并使用316L钢、1Cr18Ni9Ti钢进行了对照实验。结果表明，RAFM钢表面的氚吸附与释放性质与316L钢、1Cr18Ni9Ti钢的非常相似，相同表面状态的样品，在相同实验条件下的吸附氚量相差不超过50%。可推测，未经深度除水处理的RAFM钢暴露于氚后，表面会形成富氚层，浓度远高于基体溶解氚，厚度不大于10 μm。表面氚的形态以化学吸附和物理吸附的氚化水为主，约占90%以上。室温下RAFM钢表面吸附的氚在干燥气氛中的释放非常缓慢，但遇水会因氚-水间的同位素交换而加速释放。