用氢同位素估算氚在熔盐堆材料中的渗透

发布时间：2021-06-30 14:14

　　熔盐堆是第四代反应堆的候选堆型之一，其燃料盐含有大量的锂，在堆芯内被中子辐照后会生成一定量的氚。在高温下，放射性的氚能够透过结构材料管壁进入蒸汽系统和大气环境中，对环境和人体造成潜在的辐照危害。因此，必须要对熔盐堆中的氚进行控制。为了有效控制熔盐堆中的氚，研究氚在堆结构材料中的渗透过程具有重要意义。氚是氢的放射性同位素，其化学特性和行为与氢、氘相似，所以基于氢、氘的实验结果，可以模拟氚在结构材料中渗透行为。实验材料选取熔盐堆候选的结构材料Hastelloy N、GH3535，以及同为镍基合金的Hastelloy C-230、Hastelloy C-276。本研究采用压力差驱动法，在400700oC和540kPa的实验条件下，获得了氢气、氘气在这四种镍基合金中的渗透系数，并初步估算氚在这四种合金材料中的渗透系数。其结果表明：氢气、氘气在镍基合金中的渗透通量与气体压力的平方根成正比。随着温度升高，气体渗透平衡所需时间缩短，渗透系数逐渐增大,与温度倒数的关系符合阿伦尼乌斯公式。在相同温度下，氢气和氘气的渗透系数比值接近1.4，符合经典扩散理论，即同位素效应。当样品厚度在0.92mm的范围内，... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 熔盐堆简介
        1.1.1 第四代核能系统
        1.1.2 熔盐堆发展历程
        1.1.3 熔盐堆结构材料
    1.2 熔盐堆与氚
        1.2.1 氚的产生
        1.2.2 氚的危害
        1.2.3 氚的控制
    1.3 氚在堆结构材料中行为及研究现状
    1.4 本论文的内容和结构
        1.4.1 论文研究内容
        1.4.2 论文结构框架
第二章 实验部分
    2.1 实验材料
    2.2 实验装置
        2.2.1 样品制备设备
        2.2.2 测试装置
    2.3 实验方法
        2.3.1 样品处理
        2.3.2 实验操作
        2.3.3 数据处理
    2.4 渗透实验可行性验证
第三章 氢、氘在熔盐堆结构材料中的渗透
    3.1 引言
    3.2 在 Hastelloy C-230 合金中氢、氘的渗透情况
    3.3 在 Hastelloy C-276 合金中氢、氘的渗透情况
    3.4 在 Hastelloy N 合金中氢、氘的渗透情况
    3.5 在 GH3535 合金中氢、氘的渗透情况
    3.6 四种镍基合金中氢、氘的渗透情况对比
    3.7 本章小结
第四章 氚在熔盐堆结构材料中渗透的估算
    4.1 引言
    4.2 氚在结构材料中渗透特性推演
    4.3 氢、氘在熔盐堆结构材料中渗透系数
    4.4 氚在熔盐堆结构材料中的渗透系数
    4.5 本章小结
第五章 总结和展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
文章发表情况
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]GH3535合金的热变形和热加工图（英文）[J]. 季亚奇,曲顺德,韩维新.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(01)
[3]GH3535合金在700℃和900℃的氧化行为[J]. 刘涛,董加胜,李辉,李志军,周兴泰,楼琅洪.  材料研究学报. 2014(12)
[4]核能发展的历史观[J]. 杜祥琬.  中国核电. 2014(01)
[5]核能发展面临的问题和对策[J]. 万钢.  中国科技产业. 2014(01)
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[8]新概念熔盐堆的固有安全性及相关关键问题研究[J]. 秋穗正,张大林,苏光辉,田文喜.  原子能科学技术. 2009(S1)
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本文编号：3257898