聚变堆产氚包层产氚率液闪法测量技术研究

发布时间：2020-08-06 21:06

【摘要】：聚变堆产氚包层产氚性能评价是实现聚变堆“氚自持”的重要课题之一。要实现产氚包层的准确评价,关键是要解决产氚率准确测量的问题。本论文开展了聚变堆产氚包层产氚率液闪测量技术及液闪样品制备技术的相关研究,对将来开展产氚包层产氚率测量和评价具有重要意义。论文研究的主要内容和结果如下:开展了对正硅酸锂、碳酸锂、氧化锂三种备选探测片在产氚包层中的产氚随深度的分布蒙特卡罗模拟,结果显示,随着包层深度的增加,产氚呈下降趋势;开展了封装材料对探测片产氚量影响的模拟研究,结果显示铝箔封装影响最小,铝箔封装是较好的选择;开展了三种探测片尺寸对探测片产氚量影响的模拟研究,结果显示,探测片的最佳厚度为1mm。开展了碳酸锂探测片液闪样品制备方法研究,初步确定盐酸溶解碳酸锂探测片能制备出透明度高且无分层的液闪样品的制备技术,但盐酸用量不宜过多,否则会导致样品分层和氚计数效率降低;开展了铝箔封装碳酸锂探测片液闪样品制备方法和影响因素的研究,结果表明,采用氢氧化钠溶液加盐酸来溶解铝箔封装碳酸锂探测片,能制成透明度高且无分层的液闪样品,但温度对液闪样品的兼容性会产生较大影响,液闪样品保存和测量时环境温度应保持在10℃至20℃范围;开展了正硅酸锂探测片液闪样品制备方法的研究,采用合适的混合酸并在加热的条件下能实现正硅酸锂的溶解,取少部分溶解液与闪烁液混合能制备透明度高且无分层的液闪样品;开展了氧化锂探测片的液闪样品制备方法研究,在用盐酸溶解氧化锂探测片时会产生大量白烟以及大量热量,可能会造成氚明显逃逸,溶解后的溶液可以制备出透明度高且无分层的液闪样品。对液闪法产氚率测量中的淬灭校正方法进行了研究,即对内标准法和外标准转换谱指数法在产氚率测量上提出了改进,为实现产氚率准确测量做好准备;对液闪样品制备过程存在的氚逃逸进行了分析,并初步给出了氚逃逸率实验测量值,为将来产氚率准确测量的氚逃逸修正提供了有价值的参考数据。对制备的铝箔包裹碳酸锂探测片用反应堆热中子源进行辐照,并开展了液闪法产氚测量的初步实验研究。但由于实验条件不满足实验设计,导致实验数据和模拟数据有一定差别,需进一步的实验研究。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TL64
【图文】：

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图 1-1 ITER 实验包层模块示意图产氚包层中子学的实验研究氚包层中子学实验研究是为未来商用示范聚变堆（DEMO）的设要的实验数据支持的途径。目前，包层中子学研究主要目的是不氚增殖比（Tritium breeding Ratio）、能量放大倍数以及实现更数测量。据实验包层设计所需的不同实验数据，目前产氚包层实验研究主几个方面：1）产氚包层结构研究。目前，初步设计的产氚包层要有三种：长方体[14,15,16]、圆柱体[17]以及伪圆柱体(pseudo-cylingd化和倍增模块实验研究。在模块中加入中子倍增材料，增加中子氚率，如铍模块实验[18]；3）包层产氚率评价方法及技术研究。量技术为主的包层产氚率测量技术，以研究产氚包层的产氚率。氚率测量是每个产氚包层中子学实验都需面临的问题，开展对产

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图 1-3 段绍节等人的产氚测量实验装置示意图利用 14MeV 中子和6LiD 球（6Li 丰度为 90.5%）采用了离线测量方式对6LiD 球体的产氚进行了6LiF、6Li2CO3和7Li2CO3三种，前两种的6Li 7Li 的丰度为 95 %，实验装置如图 1-4 所示，术和液闪测量技术。对6LiF 探测样品, 用氚内为 η气=( 24 士 1) %；对 Li2CO3样品, 用液体闪率约为 η液= ( 5.5 士 0.2)%。可见，由于当时液闪率太低，文章中也没有详细的探测片液闪样品制法产氚率测量进行研究。另外，该实验很难克结构材料对中子场影响的问题，对实验进行一维况是有一定的差距。

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图 1-3 段绍节等人的产氚测量实验装置示 14MeV 中子和6LiD 球（6Li 丰度为用了离线测量方式对6LiD 球体的产氚iF、6Li2CO3和7Li2CO3三种，前两种Li 的丰度为 95 %，实验装置如图 1-和液闪测量技术。对6LiF 探测样品, η气=( 24 士 1) %；对 Li2CO3样品, 用约为 η液= ( 5.5 士 0.2)%。可见，由于当低，文章中也没有详细的探测片液闪产氚率测量进行研究。另外，该实验构材料对中子场影响的问题，对实验进是有一定的差距。

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