FEB-E氚泄漏分析

由于氚本身非常昂贵而且氚的泄漏将造成环境污染,因此氚的控制对D-T加料的聚变堆来说是非常重要的问题。通常规定聚变堆环境周围总的氚泄漏率应<3.7×10~(11)Bq·d~(-1)。在聚变实验增殖堆FEB-E设计中采用高压氦气冷却,液态锂作氚增殖剂,因而氚与增殖材料之间具有强的化学亲合力。在正常工作条件下,     

氚化水蒸汽短期释放后野生植物中氚的分布

为探究西北地区典型野生植物体内氚的分布情况,在密闭环境舱和阳光人工气候室内开展氚化水（HTO）蒸汽短期释放后3种代表性野生植物（梭梭、多枝柽柳和骆驼刺）体内氚的累积行为实验研究。结果表明,HTO短期释放后氚在植物体内的分布随植物种类和器官的不同而不同。相同实验条件下,骆驼刺地上部分组织自由水氚（TFWT）和有机结合氚（OBT）的活度浓度最高。对于同一植物种类而言,不同器官的TFWT、OBT活度浓度由大到小依次为：叶>茎>根。3种试验植物不同部位TFWT活度浓度随着植物的生长均呈降低趋势,其中叶片TFWT活度浓度的降低尤为显著。3种试验植物叶片OBT活度浓度随着植物的生长均呈显著降低趋势,其降幅由大变小;而茎部OBT的活度浓度则先增大后减小。     

基于PHA的TBM氚系统安全分析

使用预先危险性分析(PHA)方法对国际热核聚变实验堆计划(ITER)实验包层(TBM)附属氚处理系统的初级氚包容系统进行安全分析。首先给出PHA分析的基本过程,其次简要分析氚系统功能和多重包容安全措施,划分出控制氚迁移的多重包容边界和流体回路边界,确定氚释放为PHA的重点。最后编制出PHA表,分析造成氚危险性释放的原因和危害后果,并给出预防措施。在PHA的基础上,列出应进行深入分析的几种典型事故。对氚设施和其他各种核设施安全水平的评估方法进行初步研究,对影响氚设施安全水平的几类重要因素进行分析,给出核设施安全水平的计算方法。     

大气与雨水中氚（HTO）的浓度

本文介绍了秦山核电厂附近和本站院内１９９１年大气与雨水中氚浓度的年分布，大气和雨水中氚的年平均浓度分别为２８．０ｍＢｑ／ｍ＾３和２．１２Ｂｑ／Ｌ；四季浓度顺序分别为夏＞春＞秋＞冬和春＞秋＞夏＞冬。大气氚浓度在５月份有一峰值５６．９ｍＢｑ／ｍ＾３；雨水中氚浓度以３月与１０月最高，分别为３．８３Ｂｑ／Ｌ与３．４７Ｂｑ／Ｌ。     

氚化水蒸气短期暴露后胡萝卜中氚的浓度

为了研究气态氚化水(HTO)事故释放后胡萝卜对HTO的吸收和有机结合氚(OBT)的形成,在4个不同的生长发育期把盆栽的胡萝卜暴露于氚化水蒸气1 h,并于试验结束和收获时分别测量胡萝卜地上部和地下部的组织自由水氚(TFWT)和有机结合氚(OBT)的含量。结果表明大部分情况下胡萝卜地上部分的TFWT浓度在一小时内就能与周围空气中HTO的浓度达到平衡。收获时地上部和地下部的相对TFWT浓度均低于试验结束时的值,收获时的值分别为试验结束时值的1/389~1/86和1/116~1/3,地下部减少的幅度小于地上部。试验在地上部和地下部的生长旺盛期进行,试验结束和收获时相应的这两部分OBT浓度也最高。收获时地上部和地下部OBT浓度小于试验结束时的值,但是肉质根膨大期时期进行试验,收获和试验结束时地上部和地下部相对OBT的浓度差异不大。收获时地下可食部分中OBT与TFWT的比值范围为2.79~20.73,在食入剂量评价中OBT的贡献要大于TFWT。     

氚污染金属手套箱退役技术研究

为减少氚污染金属手套箱退役解体过程中氚的二次释放,降低工作人员的辐射危害,减少退役中产生的氚污染废物量,本文针对退役氚污染金属手套箱的解体,设计了氚污染金属手套箱退役解体技术方案,即解体前对氚污染金属手套箱进行初步去污,解体中采用合适的切割技术和相应的防护措施。利用氚污染金属手套箱对该解体方案进行了验证,结果表明,设计的解体方案满足氚污染金属手套箱退役需要。     

氚活度浓度标准装置的建立

为解决国内气载氚监测仪量值传递问题,建立了氚活度浓度标准装置,并对其性能进行了测试。经过实验测试,其重复性为0.97%,稳定性为1.1%,可提供的氚活度浓度范围为5.0×10⁴～2.0×10⁸Bq·m^-3,扩展不确定度U_r=4.6%～5.0%(k=2)。该氚活度浓度标准装置已被授权为社会公用计量标准,可以承担国内氚监测仪的量值传递工作。     

电离室氚活度浓度标定及稳定性测量

电离室测氚在氚工厂、核聚变实验堆、环境监测以及各种涉氚实验装置中得到了广泛的应用。通过PVT法配制一定氚活度浓度的含氚气体,利用自主研制的流气式丝壁电离室实验系统,进行电离室氚标定实验,通过正交实验验证影响因素,从而完成对电离室的刻度。结果表明,该类电离室测量稳定性优异,相对偏差均小于1%,压力影响线性相关性均约为1,记忆效应影响较小。电离室IC1、IC2、IC3刻度系数分别为1.35×10¹⁸、1.34×10¹⁸、1.33×10¹⁸。该电离室实验系统能够长期并在线实时准确测量氚,能很好地满足涉氚场所氚在线测量的要求。     

美国核电厂氚泄漏事件地下水污染概况及防治对策

对美国核电厂近年来发生的氚泄漏事件进行统计和分析,概述了美国核电厂氚泄漏的特点、氚泄漏事件对环境的影响、及相关部门对氚泄漏事件的响应及对策,提出了我国核电厂在设计和运行中需关注及借鉴之处。     

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。     

Hydrogen Concentration Dependence of Tritium Tracer Diffusion Coefficient in Alpha Phase of Niobium

In order to examine influences of coexistent hydrogen isotopes on diffusion behavior of tritium in niobium, tracer diffusion coefficients D_t of tritium in alpha phase of hydrogenated and deuterized niobium (α-NbH_xT_y and α-NbD_xT_y (x<0,8,y<<x)) have been measured at 473 K, 493 K and 553 K. The data on D_t show typical hydrogen concentration dependence: D_t of tritium for both α-NbH_xT_y, and α-NbD_xT_y, decreases with hydrogen concentration under all experimental conditions. The obtained concentration dependence of D_t of tritium differs from that of D_t of protium in α-NbH_x or of deuterium in α-NbH_xT_y. On the other hand, no appreciable differences in the concentration dependence of D_t of tritium between α-NbH_xT_y, and α-NbD_xT_y, are observed: there are no definite isotope effects due to the coexisting hydrogen isotopes. This result suggests that D_t of tritium for a tritiated niobium (α-NbT_x) is not very different from that for α-NbH_xT_y and α-NbD_xT_y. The chemical diffusion coefficient D* of tritium is also evaluated on the basis of the obtained D_t of tritium and of a literature value of a thermodynamic factor F for Nb-H and Nb-D systems.     

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％。     

氚化水蒸汽晚上和白天短期释放情况下花生中氚含量的研究

为研究氚化水(HTO)蒸汽晚上和白天短期释放情况下花生对HTO的吸收和有机氚(OBT)形成的差异,利用盆栽试验在花生开花下针期和结荚期分白天和晚上模拟HTO的短期释放,并在试验结束和收获时分别测量叶子和果实中组织自由水氚(TFWT)和OBT的含量。研究结果表明,花生叶子晚上对HTO的吸收小于白天。开花下针期晚上暴露试验结束时,叶子中TFWT和OBT的相对浓度分别是白天相应值的1/6和1/3;收获时叶子中的TFWT和OBT均小于暴露试验结束时的值。结荚期晚上暴露试验结束时,花生叶子和果实中TFWT和OBT的相对浓度分别是白天相应值的1/3、2/3和2/3、1.13倍,收获时果实中的TFWT大于暴露试验结束时的值,叶子中OBT的相对浓度为暴露试验结束时的1.7倍,果实中OBT相对浓度却减少为原来的1/4;而白天试验收获时叶子中OBT的相对浓度小于试验结束时的值,但果实中OBT的相对浓度大于暴露试验结束时的值。表明HTO在不同生育期白天和晚上释放情况下,花生叶子和果实中TFWT和OBT的变化趋势不同,所以在气态氚短期释放情况下预测植物中的OBT浓度时,应根据不同的释放时间选择相应的参数。     

利用伴随α粒子能谱分析固体氚靶中氚浓度深度分布

在目前的氘氚中子发生器源中子分析过程中,固体氚靶中氚浓度深度分布信息的缺失是普遍遇到的问题。为解决此问题,本文建立了利用伴随粒子能谱反演氚浓度深度分布的模型,采用来自氚钛靶的α实验能谱作为模型测试对象,通过该模型获得了氚钛靶中氚浓度深度分布的数据。结果表明,氚浓度随氚钛靶深度的增加呈双峰趋势,两峰之间的氚浓度波谷位于靶中0.94 μm处,该深度正是入射氘粒子的射程极限。所得的氚浓度深度分布趋势与其他实验方法测量结果相符,表明该模型能为氘氚中子发生器的源中子分析提供即时的氚浓度深度分布信息。     

半干旱地区天然黄土包气带中氚的运移特征

通过氚在黄土包气现场示踪试验结果的分析,发现^3H纵向分布在相对浓度较大时是对称的,而相对浓度较小时则不对称。通过对横向迁移数据的处理,得到了^3H在天然黄土中的横向浓度分布方差σy^2分别为68．4cm^2（A坑,t=780d,埋深76cm处）和138．5cm^2（B坑,t=779d,埋深110cm处）。横向扩散参数约为纵向扩散参数的1／3。在埋深较大的B坑中,快成分份额f(t,Uq)随时间变化不大,相对速度Uq(t,xq)随时间的变化也不大。在此前提下,按快成分计算出关心地点的浓度在某些情况下大于常规计算结果。这表明,以质心运动速度为代表的常规计算在某些情况下是不保守的。     

核电厂氚的产生和排放分析

研究核电厂中氚在堆芯和主冷却剂中的产生方式,以及进入环境的途径、形态和排放量,是核电厂辐射环境影响评价非常重要的内容之一。本文通过分析压水堆核电厂中的主冷却剂系统、辅助系统、三废系统和厂房通风系统的运行模式,结合国际上的运行经验参数,研究主冷却剂中的氚排放进入环境大气的途径和形态。研究结果表明:理论计算分析结果与电厂运行经验数据相吻合,氚主要通过燃料棒中的三元裂变,可燃毒物棒中硼的活化以及主冷却剂中硼、锂和氘流经堆芯时的活化产生,主要以液态氚水形式排放,影响气液两相分配份额的主要因素取决于主冷却剂向反应堆厂房和辅助厂房的泄漏率。     

Temperature and Concentration Dependence of Tritium Release Behavior from Solidified LiF-PbF2 Pellet Irradiated by Thermal Neutron

Thin pellets of the LiF-PbF₂ system with no porosity were irradiated by thermal neutron. Then release experiment of tritium produced in the pellets was carried out at some constant temperatures. Thus diffusion coefficients of tritium in the LiF-PbF₂ system were estimated to obtain an activation energy of diffusion, which was found to be 0.51 eV at LiF mole fraction of 0.467. It was also observed that decrease of LiF concentration in the pellet brings increase of diffusion coefficient of tritium.     

聚变能源中的氚化学与氚工艺研究进展及展望

核聚变被认为是人类社会未来的理想能源,对社会、经济的可持续发展具有重要的战略意义。氘氚聚变反应具有反应截面大、反应速率高、点火温度低及释放能量大等优点,是目前聚变研究的主要目标,而高效的氘氚燃料循环工艺与技术是实现聚变能源商业应用的基础。本文主要介绍氘氚燃料循环所涉及的等离子体排灰气中氚的快速回收、氚的增殖与提取、大规模氢同位素分离、氚测量等相关氚化学与氚工艺的研究进展及展望,以期对未来聚变能源氚工厂相关技术的研究提供借鉴和参考。     

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。