聚变堆面向等离子体材料中氚滞留深度分布测量技术研究
发布时间：2021-04-02 02:01
聚变堆面向等离子体材料中滞留氚的测量是聚变研究领域的重要内容。准确评估面向等离子体材料中氚的含量和深度分布对聚变堆的燃料衡算和安全运行有着重要意义。钨是重要的候选面向等离子体材料之一,因其良好的物理性能和极低的燃料滞留量,很有可能作为未来聚变反应堆的面向等离子体材料使用。但目前针对钨材料中氚测量的实验较少,缺乏成熟、可靠的分析方法,尤其是针对聚变堆真实环境下钨中氚的测量技术研究。在真实聚变堆环境下,面向等离子体材料中氚的测量问题与实验室仅用氚开展实验有很大区别,一方面壁材料在高通量、高能聚变中子的辐照下会产生大量中子活化产物,这些活化产物的β、β射线将会与氚β射线共存,这对当前仅针对氚环境下建立的材料中氚的测量方法提出了新的挑战;另一方面,真实环境下面向等离子体材料表面的氚分布往往是不均匀的,这样的平面非均匀分布也将会影响氚深度分布的测量结果。此外,虽然前期研究中已有使用轫致辐射谱重建氚深度分布的方法（即β射线诱发X射线谱分析法,BIXS）,但重建算法中的病态矩阵问题使得反演所得的近似解具有不稳定性,重建结果尚需可靠的实验进行验证。因此,针对上述问题,本论文使用蒙卡模拟方法计算了真实I...
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＪＥＴ托卡马克基本结构示意图Ｈ??以ＪＥＴ为例，图１．１为托卡马克基本结构示意图
品中氚的含量。该方法多用于有机样品中氚含量的测量，以评估涉氣装置对周围环境的??影响。同时也可测量碳ＰＦＭｓ中氣的含量和分布。Ｎ．?Ｂｅｋｒｉｓ和Ｒ．?Ｄ．?Ｐｅｎｚｈｏｍ及其团队??［２７＾］使用该方法多次测量了?ＪＥＴ和ＴＦＴＲ装置中碳纤维砖的氚深度分布。图１．３（ａ）为测??量过程中的样品示意图，他们将样品均匀地切割成１＿厚的薄片，依次测量每片样品??中的氚含量即可得出氣在样品中的深度分布。图１．３（ｂ）为全燃烧法的实验流程图该??方法结果准确可靠，在对ＪＥＴ中第一壁ＣＦＣ材料的一次测量中，其精度达到了?５％＠１。??此外，该方法可以测量＿量级的氚分布，并且没有测量深度限制。缺点是无法测量不??能完全燃烧氧化的样品（例如金属材料），测量过程中需完全破坏样品，且实验过程比??较复杂。??（ａ）?（ｂ）??Ｉ?－?ｆ?ｔ：?２－?ｔｉｎ?３－?＾?＾?Ｕ：?４－?＾?ｓ－??图１．３⑷：全燃烧法测量碳材料中氚深度分布样品丨％?（ｂ）：全燃烧法实验流程图Ｉ３１】??９??
?聚变堆面向等离子体材料中氚滞留深度分布测量技术研宄???１．３．２．２金属化学蚀刻法??金属化学蚀刻法（这里指逐层金属化学蚀刻方法）是指用水、酸液等侵蚀剂一层一??层地腐蚀样品表面，将要分析的物质解吸出来溶于这些试剂中或以气体形式释放出来，??然后将其通过不同的方式收集、测量的方法。该方法对氚的分析始于１９８４年［３２１之后??广泛应用于不锈钢材料中的氣滞留研宄。其分析方法为，先将样品放入蚀刻室中，然后??加入强氧化性的侵蚀剂，将蚀刻室密封，等待样品腐蚀。在此过程中，侵蚀剂将会均匀??地溶解样品暴露在其中的区域。溶解过程中，氚以两种途径释放，即原子态的“固溶氚”??会溶于侵蚀剂中，分子态的“气态氣”来不及与溶液中的氢离子交换，会直接释放到蚀刻??室内，“固溶氣”可通过侵蚀剂的上层清液取样收集、测量，“气态氚”经催化氧化后通过??鼓泡器、冷阱等装置收集、测量。每次的蚀刻深度根据样品清洗、脱水、干燥后称重获??得。图１．４为逐层蚀刻过程的流程图。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨中氘氦行为的高分辨热脱附谱实验方法研究[J]. 傅青伟,程龙,王军,袁悦,吕广宏. 原子能科学技术. 2018(06)
[2]微量热计测量低活度氚[J]. 何长水,陈细林,杨洪广. 核化学与放射化学. 2016(01)
[3]等离子喷涂碳化硼/钼涂层氚的滞留性能研究（英文）[J]. 林初城,朱慧颖,MASAO Matsuyama,王虎,黄利平,郑学斌,曾毅. 无机材料学报. 2013(09)
[4]EAST偏滤器钨铜单体水冷模块参数优化[J]. 王健,宋云涛,郭后扬,姚达毛,罗广南,许铁军. 核聚变与等离子体物理. 2013(01)
[5]质子在固体中的多次散射对PBS法分析Ti、Zr膜中D、T的影响[J]. 丁伟,施立群,龙兴贵. 原子能科学技术. 2012(S1)
[6]自动化量热测氚装置研制[J]. 王国庆,柴爱民,王世克,徐广林,李旭渊. 原子能科学技术. 2011(09)
[7]退役氚污染不锈钢材料中氚污染深度和化学组成[J]. 但贵萍,熊礼莉,张东,文炜,王晓丽,邱永梅. 原子能科学技术. 2010(S1)
[8]PBS法测量Ti膜中H同位素深度分布[J]. 丁伟,施立群,龙兴贵. 原子能科学技术. 2010(S1)
[9]金属样品残余氚测量方法[J]. 陈世勋,陈长安,熊义富. 核技术. 2010(03)
[10]常温下氚在316L不锈钢表面层深度分布的初步研究[J]. 熊礼丽,张东,但贵萍,苑国琪. 广州化工. 2010(02)
本文编号：3114376
【文章来源】：中国工程物理研究院北京市
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?ＪＥＴ托卡马克基本结构示意图Ｈ??以ＪＥＴ为例，图１．１为托卡马克基本结构示意图
品中氚的含量。该方法多用于有机样品中氚含量的测量，以评估涉氣装置对周围环境的??影响。同时也可测量碳ＰＦＭｓ中氣的含量和分布。Ｎ．?Ｂｅｋｒｉｓ和Ｒ．?Ｄ．?Ｐｅｎｚｈｏｍ及其团队??［２７＾］使用该方法多次测量了?ＪＥＴ和ＴＦＴＲ装置中碳纤维砖的氚深度分布。图１．３（ａ）为测??量过程中的样品示意图，他们将样品均匀地切割成１＿厚的薄片，依次测量每片样品??中的氚含量即可得出氣在样品中的深度分布。图１．３（ｂ）为全燃烧法的实验流程图该??方法结果准确可靠，在对ＪＥＴ中第一壁ＣＦＣ材料的一次测量中，其精度达到了?５％＠１。??此外，该方法可以测量＿量级的氚分布，并且没有测量深度限制。缺点是无法测量不??能完全燃烧氧化的样品（例如金属材料），测量过程中需完全破坏样品，且实验过程比??较复杂。??（ａ）?（ｂ）??Ｉ?－?ｆ?ｔ：?２－?ｔｉｎ?３－?＾?＾?Ｕ：?４－?＾?ｓ－??图１．３⑷：全燃烧法测量碳材料中氚深度分布样品丨％?（ｂ）：全燃烧法实验流程图Ｉ３１】??９??
?聚变堆面向等离子体材料中氚滞留深度分布测量技术研宄???１．３．２．２金属化学蚀刻法??金属化学蚀刻法（这里指逐层金属化学蚀刻方法）是指用水、酸液等侵蚀剂一层一??层地腐蚀样品表面，将要分析的物质解吸出来溶于这些试剂中或以气体形式释放出来，??然后将其通过不同的方式收集、测量的方法。该方法对氚的分析始于１９８４年［３２１之后??广泛应用于不锈钢材料中的氣滞留研宄。其分析方法为，先将样品放入蚀刻室中，然后??加入强氧化性的侵蚀剂，将蚀刻室密封，等待样品腐蚀。在此过程中，侵蚀剂将会均匀??地溶解样品暴露在其中的区域。溶解过程中，氚以两种途径释放，即原子态的“固溶氚”??会溶于侵蚀剂中，分子态的“气态氣”来不及与溶液中的氢离子交换，会直接释放到蚀刻??室内，“固溶氣”可通过侵蚀剂的上层清液取样收集、测量，“气态氚”经催化氧化后通过??鼓泡器、冷阱等装置收集、测量。每次的蚀刻深度根据样品清洗、脱水、干燥后称重获??得。图１．４为逐层蚀刻过程的流程图。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钨中氘氦行为的高分辨热脱附谱实验方法研究[J]. 傅青伟,程龙,王军,袁悦,吕广宏. 原子能科学技术. 2018(06)
[2]微量热计测量低活度氚[J]. 何长水,陈细林,杨洪广. 核化学与放射化学. 2016(01)
[3]等离子喷涂碳化硼/钼涂层氚的滞留性能研究（英文）[J]. 林初城,朱慧颖,MASAO Matsuyama,王虎,黄利平,郑学斌,曾毅. 无机材料学报. 2013(09)
[4]EAST偏滤器钨铜单体水冷模块参数优化[J]. 王健,宋云涛,郭后扬,姚达毛,罗广南,许铁军. 核聚变与等离子体物理. 2013(01)
[5]质子在固体中的多次散射对PBS法分析Ti、Zr膜中D、T的影响[J]. 丁伟,施立群,龙兴贵. 原子能科学技术. 2012(S1)
[6]自动化量热测氚装置研制[J]. 王国庆,柴爱民,王世克,徐广林,李旭渊. 原子能科学技术. 2011(09)
[7]退役氚污染不锈钢材料中氚污染深度和化学组成[J]. 但贵萍,熊礼莉,张东,文炜,王晓丽,邱永梅. 原子能科学技术. 2010(S1)
[8]PBS法测量Ti膜中H同位素深度分布[J]. 丁伟,施立群,龙兴贵. 原子能科学技术. 2010(S1)
[9]金属样品残余氚测量方法[J]. 陈世勋,陈长安,熊义富. 核技术. 2010(03)
[10]常温下氚在316L不锈钢表面层深度分布的初步研究[J]. 熊礼丽,张东,但贵萍,苑国琪. 广州化工. 2010(02)
本文编号：3114376
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