氘在钨铜复合材料中的渗透和滞留行为研究

对钨铜复合材料中的氢同位素渗透和滞留行为进行了研究,通过采用气体驱动渗透和热脱附谱测试获得了氘在钨及钨铜复合材料中的渗透率、扩散系数、溶解度及相关活化能数据,并对氘在钨铜复合材料中的渗透和滞留性能进行了分析。结果表明:1)氘在钨铜复合材料中的渗透率比在纯钨中大2～3个数量级;2)在钨铜复合材料中的扩散系数比在纯钨中大5～6个数量级;3)随着复合材料中铜的含量增加,氘的渗透率与扩散系数均呈现增大趋势;4)钨铜复合材料之间的相界面具有氘快扩散通道作用。氘在钨铜复合材料中的溶解度比起纯钨小很多,溶解激活能也更大,说明铜对氘在钨中的固溶可能具有减弱的作用,这与氘在钨铜复合材料中快速扩散的结论一致。在气相热充实验中,因为快速降温使钨铜复合材料中捕获的氘来不及释放,所以钨铜复合材料中氘的表观滞留量比纯钨高约1个数量级。     

氢、氘在铌膜中的渗透性研究

难熔金属铌具有机械强度好、选择渗氢速率高、成本低等优点,被认为是可以取代金属钯的渗氢分离材料。有效去除铌表面氧化层是获得快速渗氢性能的关键。采用机械磨抛和高温氢还原方法去除铌膜表面氧化物,并对处理后的铌膜进行了渗氢、渗氘实验。结果表明:机械磨抛和高温氢还原相结合能有效去除铌膜表面氧化物;600~800℃范围内氢、氘在铌膜中的渗透率(Φ)分别为ΦH=4.98×10-6exp(-6 406.9/T)mol·m-1·s-1·Pa-0.5和ΦD=3.51×10-6exp(-6 418.8/T)mol·m-1·s-1·Pa-0.5,相同温度下,铌中氢同位素渗透率高于CLAM钢,而低于Pd8.5Y0.19Ru合金,这归因于表面残余氧化物对氢同位素的渗透有一定阻滞作用。     

面向等离子体材料钨中氘/氦滞留行为的研究进展

作为面向等离子体材料,钨(W)在服役的过程中不仅受到等离子体造成的高能热负荷的作用,还受到高束流粒子如氘(D)、氚(T)、氦(He)等的轰击和D-T聚变反应产生的高能中子的影响.W中D、T、He的滞留和起泡,仍是聚变堆装置中有待解决的关键问题之一.综述了D、T和He的滞留行为及其气泡形成与辐照条件之间的关系,简要评述了W的服役性能和强化机理.通过降低W中D/He滞留量、抑制气泡的形成可有效改善W的服役性能.深入研究D/He滞留行为与辐照缺陷之间的相互作用关系,进而构建D/He的宏观热脱附行为与其微观状态之间的对应关系,为寻找合适途径来改善W的服役性能提供理论支撑.     

钨中氘热脱附特性的定量研究

金属钨(W)是未来聚变堆反应环境中面向等离子体的主要候选材料之一,开展W中氢同位素输运和滞留行为的定量研究,对评估钨的服役性能及聚变堆燃料的物料平衡至关重要。本工作采用热脱附谱方法定量研究了多晶W经能量为100 eV/D、注量为3.8×10²⁴ D/m²的D⁺辐照作用后,在不同升温速率下氘的热脱附特性。研究发现,氘的热脱附量在不同升温速率下均为10²² D₂/m²量级,随着升温速率的增大,氘的热脱附峰峰位向高温方向移动。多晶W中氘的热脱附行为符合一级反应特征,钨中空位是氘在钨中的主要俘获态,D原子的热脱附能为1.04 eV。     

RAFM钢中氚氦行为的研究进展

低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢是未来磁约束核聚变堆产氚包层推荐的主体结构材料,将在ITER实验包层模块中进行考核。氚及氚衰变氦-3在RAFM钢中的驻留行为将影响所产生氚的有效利用并导致材料的结构损伤,因此RAFM钢的涉氚相容性是其最终应用于聚变堆结构材料之前必须考核的问题之一。总结了国内外对RAFM钢的氚氦相容性研究进展情况,提出了一些要解决的关键问题和将来的研究方向。     

支盘桩在挤扩过程中下肢土体的应力分析

利用滑移线理论对挤扩支盘桩在单肢挤扩过程中下肢土体进行分析,建立了支盘桩挤扩过程中土体的滑移线场并得出土体的应力场,结果表明：挤土装置所施加的作用力并不是随着挤扩角度的增大而不断的增大,而是随着挤扩角度的增大不断减小。     

热循环吸附装置的初步氢同位素分离

设计建立了热循环吸附法(TCAP)氢同位素分离实验装置,并通过初步实验验证其分离性能。分离柱为双排圆形排列钻孔管结构,总长度约16 m,封装涂钯氧化铝1 558 g。全回流模式的初步实验结果显示,该分离实验装置可有效实现氢同位素分离,全回流模式下,分离柱热/冷循环温度为150℃/10℃,体积分数50.7%H2—49.3%D2的混合气体经30个循环后,柱底部的氘丰度达到98.8%,顶部氕丰度达到98.4%。初步实验结果表明,该分离装置可有效实现氢同位素分离。     

在线恒温pH计的研究

在线连续测量pH值时，温度是影响pH测量准确度的主要因素之一。为减小温度对测量的影响，利用半导体制冷片的双向功能及体积小的特点，将pH电极置于小型恒温系统内进行连续测量，从而有效地提高了仪器的测量准确度。     

理想塑性岩土的屈服条件与本构关系

本文讨论了理想塑性岩土屈服条件在应力空间和应变空间中的表达形式,以及在子午平面上和π平面上屈服迹线的特点。文中将目前应用较广的十个屈服条件表达成一个统一公式,并通过变换,写出了应变屈服条件的统一表达式。最后,文中还给出了各种应力屈服函数与应变屈服函数的导数值,以求理想塑性岩土的弹塑性矩阵。     

金属铈在过量氘气氛下的腐蚀行为研究

采用压力-体积-温度系统(PVT)与热台显微镜(Hot-stage microscope,HSM)相结合的方法,研究了铈(Ce)在过量氘(D2)气氛下的腐蚀行为;采用X射线衍射(XRD)仪和热脱附谱(TDS)方法分别考察了铈-氖反应产物的相组成及热稳定性。结果表明,铈在室温、初始压力43 kPa的氘气氛下,可快速与氘发生反应,形成饱和的铈氘化物CeD3,样品发生严重粉化;对饱和铈氘化物在不同温度下加热,可得到一系列不同氘含量的铈氘化物;所制备的铈氘化物在室温下均具有与金属铈类似的面心立方(fcc)结构,铈形成CeD_2的体胀约为24.3%,但随着氘含量的增加,铈氘化物会发生反常的体积收缩现象;热脱附谱测试表明CeD_3在120℃附近即可发生分解,而CeD_2则可稳定至600℃以上。