钛膜中氢同位素的深度分布

为评估氢同位素效应对其在贮氢金属中深度分布的影响,对H/D-Ti、D/T-Ti、D-Ti及T-Ti样品用7.4MeV的4He离子束进行30°方向弹性反冲(ERD)分析.由H/D-Ti样品ERD能谱获得其1.7μm深度的D分布,结合D-Ti样品ERD能谱的～3 μm深度的H、D分布进行了模拟分析.结果表明,H、D含量均随深度增加,其分布曲线基本一致,说明在Ti中H、D的分布互不干涉,样品制备过程中其同位素效应不明显.用同样的方法对DT-Ti样品中的D、T分布进行了模拟分析.结果表明,在1.7 μm深度内D、T的分布基本均匀,但由于D、T的能谱过于靠近,其解谱误差较大.用3.0 MeV的质子对HD-Ti和D-Ti进行的质子背散射(PBS)分析表明,两样品中的D分布趋势一致,证明了Ti中H、D的分布互不干涉,样品制备过程其同位素效应不明显的结论.     

高压氘氚气氛下不锈钢吸附氚的初步研究

本工作对于氚在不锈钢表面的吸附和解吸行为进行了初步研究.样品在n(D)∶n(T)=1∶1,230℃时,15 MPa下恒温8 h后,接着在27 MPa下恒温6 h的情况下进行了氚的吸附,测量了室温下和加热到1173 K时的解吸氚量和总吸附量.其结果如下:不锈钢的总吸附氚量是857.4 MBq·cm-2,不锈钢的解吸氚量是722.2 MBq·cm-2;在本实验的条件下,在室温和加热条件下,不锈钢所释放的氚中,化学成分主要是HTO和HT两部分,大部分以HT形式存在;不锈钢的自由氚占吸附总氚量的7.34%;不锈钢的热解吸谱存在三个解吸峰,其解吸温度分别为439、530和843K.     

氘化镱热分解研究

在400℃和初始氘气压力分别为6．53、3．41和1．32MPa下，通过镱与氘气反应，制备出D／Yb原子比分别为2．90、2．53、2．23的氘化镱样品。YbD2.90为面心立方结构，a0=0.5205nm，600℃解析后得到的产物YbD2.06为正交结构（a0=0.5870nm、b0=0.3572nm、c0=0.6794nm）和另一面心立方结构（a0=0.5233nm）的氘化镱。YbD2.53和YbD2.23均由正交结构和面心立方结构氘化镱组成。热分析结果表明：4种氘化镱样品的DSC曲线上均有3个吸热峰，分别是面心立方结构（a0=0.5205nm）、面心立方结构（a0=0.5233nm）和正交结构氘化镱的热解析峰；随吸氘原子比增大，相对应的吸热峰向低温方向位移。     

氘化锆的XRD与TG-DSC分析

采用XRD与TG DSC分别研究了氘化锆的物相组成与其热分解特性。XRD分析结果表明,吸氘量高于1.43D/Zr时,膜中锆的氘化物呈单一fct结构的ZrH1.801相,氘含量从1.3～1.4D/Zr的氘化锆膜呈单一fcc结构的ZrH1.66相,低于1.26D/Zr氘含量的氘化锆膜中氘化物呈现较为复杂的物相组成。TG DSC分析表明,β相的热分解速率高于δ相的热分解速率。     

有效介质理论计算He原子在金属钒中的扩散行为

采用有效介质理论，并考虑晶格驰豫的影响计算He原子在金属钒中的嵌入能，通过能量分析推测He原子在金属钒中可能的扩散路径和扩散势垒。计算结果表明，He原子在金属钒bcc结构的四面体间隙位置有能量的最低点，为4.37eV，在八面体间隙位置嵌入能比四面体间隙位置的稍大，He原子在金属钒的bcc结构中最有可能在(100)面内沿着由位置(1，1／4，1／2)，(1，1／2，1／2)，(1，3／4，1／2)联成的直线(或其等价晶面相应联线)向外扩散。     

ZrV2的贮氢及超导性能研究进展

对贮氢合金ZrV2的制备工艺，贮氢性能，氢在合金中的位置和分布以及ZrV2的超导行为研究进行了综合评述。ZrV2是一种金属间化合物，它制备工艺一般采用先熔炼然后进行各种热处理的方法。ZrV2具有许多独特的贮氢性能如吸氢量大，平衡压低，不需要活化以及吸氢后无相变等。氢在不同密度、不同温度下可分布于晶格的三种间隙中，低温下氢还将重新分配其在间隙中的位置形成不同的相和特殊的结构。ZrV2还是一种超导材料，C15型ZrV2的超导转变温度为Tc～9K。     

氢同位素色谱分析研究进展

对氢同位素色谱分析研究进展进行了综述,内容主要包括分析原理、材料研究与分析柱研制。材料研究主要包括改性材料的负载量、阳离子种类、阴离子种类。分析柱研制在材料研究的基础上进行,根据测试需求,在材料性质、柱型、柱长等方面进行设计,优选出适合于具体使用场景的建议柱型。无过渡金属磁性催化作用的氧化铝PLOT（porous layer open tubular）柱,适用于氢同位素的正-仲态分离;含过渡金属磁性催化作用的氧化铝色谱柱,适用于氢同位素的分子态分离。一般地, PLOT柱使用寿命较短,但其适用于快速分析;微填充柱分析时间较长,但性能稳定性较好。有序介孔材料(OMMs),具有较大比表面积,通过调节介孔孔径有望提升氢同位素低温分离性能;过渡金属离子（如Cu（Ⅰ））对氢分子的Kubas作用,有望实现氢同位素常温洗脱分离。     

TCAP氢同位素分离装置的小型化及分离性能

根据TCAP氢同位素分离原理及系统小型化要求,设计了一套小型氢同位素分离装置。采用分离柱外室中螺旋型电阻加热器对Pd/K分离柱进行加热,利用低温恒温槽中的低温无水乙醇在外室中循环冷却分离柱。采用西门子PLC模块,根据程序设定对TCAP分离过程进行自动控制。在参数优化的条件下,研究了全回流及生产模式下的分离效率。研究发现,设计的小型氢同位素分离系统实现了稳定的分离柱加热-冷却循环,循环时间为0.25 h。在生产模式下,由氘纯度为80%的原料气可分离出氘纯度99.5%产品气,生产效率可达8.7 mL/h。低氘含量H-D混合气（D%=20%）同样能实现明显的氘浓缩效果（产品气D含量达99.0%）。     

含氦纳米晶钛膜的PBS和XRD研究

为研究不同晶粒尺寸纳米钛膜的储氦行为,在He-Ar混合气体下,用磁控溅射方法沉积纳米晶钛膜,利用PBS(proton backscattering)、XRD(X-ray diffraction)对膜的氦含量和微观结构及晶粒大小进行了研究.结果表明:在其它实验参数不变的情况下,当沉积温度从60℃升至350℃时得到均匀分布的含氦量(指原子百分比)从38.6%逐渐降至9.2%的钛膜,其平均晶粒由13.1 nm增加到44.2 nm;当He/Ar分压比分别为6、10、15、19时得到均匀分布的含氦量分别为17.6%、47.2%、48.3%和38.6%的钛膜.He的引入引起(002)晶面衍射峰向小角度移动,但(100)晶面衍射峰不变,即晶胞参数c增加,a不变化;随膜中He含量的增加,衍射峰展宽,晶粒变小,显示出氦的掺入有抑制纳米晶粒长大的趋势.     

高压氘氚气氛下铜对氚的吸附

为了解氚在铜表面的吸附和解吸行为，对铜样品在n（D）∶n（T）=1∶1，503 K时，15 MPa下恒温8 h后，再在27 MPa恒温6 h下进行了氚的吸附，并对吸附氚的铜样品在室温下和加热到1 173 K时的解吸氚量和吸附总氚量进行了测量。结果表明，铜的吸附总氚量为31.89 MBq/cm²,解吸氚量为29.18 MBq/cm²，测量的标准差为6.49％；室温和加热条件下铜所释放的氚中，化学成分主要是HTO和HT，大部分以HT形式存在；铜的自由氚量占吸附总氚量的3.64 ％；铜的热解吸谱至少存在3个解吸峰，其解吸温度分别为650，750和1 173 K以上。