氚靶污染的监测及防护

一、引言利用_要~3H(d,n)~4He反应,加速器可以产生高注量并且近于单能的快中子(14MeV)。这种加速器中子源在辐射育种及活化分析方面得到了越来越广泛的应用。     

氚靶制备玻璃系统的退役

介绍了某氚靶制备玻璃系统的退役流程及退役过程中氚的辐射防护,估算了退役过程中氚对公众和工作人员的照射剂量,两者的照射剂量均远低于国家标准。     

离线产氚实验中氚在线监测系统的研制

在增殖剂离线产氚实验中,如何准确实时测量回路中氚浓度和形态（HTO/HT）对于掌握产氚增殖剂氚释放行为,改进增殖剂的产氚性能非常重要。针对离线产氚回路中载气流量小、回路中气体量小以及载气为Ar等特点,基于流气式电离室原理研制了一套数字化氚浓度在线测量系统。该系统中电离室灵敏体积为50 mL,数字化仪表可自控获取、处理及显示回路中的氚浓度。测试结果表明,在Ar气氛下,在35 V左右,电离室即进入饱和区;该系统探测下限可达3.7×10 7 Bq/m 3,能满足离线产氚实验中氚在线监测的要求。     

氚靶片核素组成对氘氚中子源强的影响

氘氚中子源通过氘离子束轰击氚靶片引发氘氚聚变反应,产生14.1 MeV高能中子。高能中子调控后亦可产生宽能谱中子场,是先进核能及核技术交叉应用研究的重要实验平台。作为中子源的核心部件,氚靶片由靶片基底和储氚薄膜组成,其中储氚薄膜的核素组成会影响氚原子密度与入射氘离子射程,最终直接关系到中子源强的高低。本文基于MATLAB和SRIM软件建立氘氚中子源强计算模型,对比计算了不同新型储氢金属材料组成的储氚薄膜(TiT_2、MgT_2、Mg_2NiT_4、VT_2、LiBT_4和LaNi_5T_6)和不同氘离子能量对中子源强的影响。计算结果表明,在同等束流条件下,MgT_2的中子源强相比TiT_2可提高30%以上,且制备工艺较为成熟,是氘氚中子源的优秀储氚薄膜材料。     

高速旋转氚钛靶系统设计和靶温度的数值模拟

给出了用于强流中子发生器的高速旋转氚钛靶系统的设计方案,并对靶的温度变化进行了数值模拟,给出了强流中子发生器的运行参数。     

具有氚化水蒸气甄别功能的集成式在线氚监测系统的研制

在氚的在线监测过程中,为实现对氚化水蒸气的甄别测量和高浓度时记忆效应的消除,本文研制了一种用于实验现场的氚监测系统。该系统采用模块化设计,主要由弱电流测量模块、数据处理模块、氚化水蒸气甄别模块和记忆效应消除模块等组成。性能测试结果表明,系统稳定性满足使用要求,且具备较高的氚化水蒸气甄别能力和彻底的记忆效应消除能力。     

大面积氘/氚靶制备及中子产额分析

大面积氘/氚靶是实现高产额强流中子源的关键部件,是氘、氚中子源广泛应用的前提条件。本工作采用磁控溅射镀膜与多弧离子镀结合的方式,制备以铜或钼为基底、直径大于500 mm的大面积钛膜。针对制备的钛膜,采用自研的氘/氚靶生产系统,经过除气、净化、高温吸氘/氚、尾气回收等流程,生产了氘/氚钛原子比大于1.85的氘靶、氚靶,采用Ф22 mm的小靶片,进行氘束流加速器中子产额测试,研制的氘靶中子产额达到8.0×10⁸/s,根据氘靶与氚靶反应截面计算氚靶中子产额,相同条件下,氚靶的中子产额在1.0×10¹¹/s以上。以上测试结果表明,本工作研制的Ф500 mm大面积氘/氚靶,可实现强流中子源的高产额中子输出,达到国际先进水平。     

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.     

HI—13串列加速器上的氚气体靶装置

在ＨＩ－１３串列加速器上建立了我国第一台氚气体靶装置。氚气体靶采用双窗结构，入射窗为Ｍｏ箔。Ｍｏ窗把气室分成氚气室和氦气室两部分。实验运行时，氚气室的氚气压力为２×１０５Ｐａ，氦气室的氦气压力为３×１０４Ｐａ。氚气体靶装置在入射氘束流能量为２０ＭｅＶ、流强１．５μＡ时，可长时间安全运行。该靶装置已应用于中子物理的实验测量工作。     

仪器中子活化分析技术在氚靶靶膜材料分析中的应用

采用仪器中子活化分析技术（INAA）对中子发生器用氚靶的靶膜材料Ti、Y中的12种杂质元素进行了分析。对实验结果中存在的问题进行了讨论,计算了实验条件下各杂质元素的检出限,用作质控标准的国标物质测量值与推荐值的相对标准偏差（RSD）≤±10%。     

在线氚监测系统数据采集与硬件控制程序设计

基于LabVIEW软件平台,对在线氚监测系统的数据采集和硬件控制进行程序设计。采用状态机结构对程序功能进行了设计,实现了监测系统的一键启停,简化了系统操作流程;程序根据设定的氚浓度报警阈值和氚浓度实时测值控制系统的声光报警装置,实现系统的声光报警。     

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。     

中子辐照后6Li-Al合金靶片中氚的测量方法研究

建立了流气式系统捕集和化学转移法测量^6LiAl合金靶片在中子辐照过程中的渗漏氚和辐照后靶片中总氚量的方法。渗漏氚的捕集方法是：在流气式系统中，用含少量氢的惰性载气将渗漏氚载带出来，经高温催化氧化后被乙二醇鼓泡器捕集；靶片中的氚转移法是用NaOH溶液将合金靶片溶解，气相中的氚采用渗漏氚的捕集方法捕集，液相中的氚则蒸馏到馏分中。最后用液体闪烁计数器分别测量乙二醇鼓泡器和馏分中的氚量。测量结果与理论氚产量基本相符。     

Tritium Depth Profiling Study on Titanium Tritide Target for Generating 14-MeV Neutrons

In-situ measurements of the depth profiles of tritium in a titanium tritide target for generating 14-MeV neutrons have been made with the method of the ion beam analysis using the T(d, α)n nuclear reaction. The initial distribution of tritium in the unirradiated target has been observed to be nearly uniform over the depths. After the irradiation of 390-keV D₃ ⁺ ions at a temperature of about 10°C a dip has been found in the depth profile around the depth of the projected range of the ions. By the successive isochronal anneal-ings at temperatures below 130°C the tritium has been uniformly redistributed. The behavior of tritium in the target and the effectiveness of the depth profiling for evaluating the energy spectrum and the yield of source neutrons are discussed.     

Overview of tritium safety technology at the Tritium Process Laboratory of JAERI

The Tritium Process Laboratory of the Japan Atomic Energy Research Institute is the only laboratory in Japan where grams of tritium can be handled to carry out R&D on tritium processing and tritium safety handling technologies for fusion reactors. The tritium inventory is approximately 13 grams. Since 1988, basic research has been performed using gram-level tritium quantities. During the past 5 years, approximately 1 kilogram of tritium has been handled in experimental apparatus. The total amount of tritium released through the stack of TPL was controlled to less than 1 Ci without any accidents. In order to establish more complete tritium safety for DT fusion reactors, main R&D areas on tritium safety technology at TPL were focused on a new compact tritium confinement system, reliable tritium accounting and inventory control, new tritium waste treatments, and tritium release behavior into a room.     

氚化学与氚分析进展与展望

氚是聚变堆的重要燃料,氚的问题是制约聚变能源发展的瓶颈问题之一。氚化学中的科学技术问题是解决涉氚工艺的基础,氚分析测量是氚操作中获取氚信息的主要途径。本文综述了近年来氚化学与氚分析方面的研究进展,从氚与材料相互作用、涉氚材料中的氦行为、氚的氢同位素效应、氚的辐射生物效应,以及氚的分析测量方法五个方面对研究进展进行了分析,并对聚变堆中所面临的挑战进行了展望。     

含氚废气中杂质气体去除材料研制

为去除含氚惰性废气中的CH₄、水气、O₂等杂质气体,采用溶胶凝胶法制备了65%Ni-10%Cu-25%SiO₂材料作为杂质气体消除材料,对材料进行XRD、SEM及程序升温还原表征,结果显示,少量Cu的加入增加了Ni的分散度,有助于稳定Ni的形态,避免Ni过早发生氧化。材料可以使Ar中的少量CH₄、O₂和水气得到有效的去除,在空速1000 h^-1时Ar中φ=1%CH₄和φ=1%CO₂重整时CH₄去除率达到81.5%以上,对于Ar中φ=1%O₂的去除率达到91.8%以上,对于Ar中φ=1%水气的去除率达到91.7%以上。实验还发现低浓度的CH₄可以与水气及O₂发生反应而去除,空速10000 h^-1催化φ=1%水气和φ=1%CH₄反应,CH₄的去除率均高于80.7%;空速10000 h^-1催化φ=0.67%CH₄和φ=0.33%O₂的反应,CH₄的去除率均高于84.2%。