氚處理技術

自20世紀60年代以來,世界各核大國相繼開展了可控核聚變研究,所提出的核聚變燃料均採用-混合物,氚作為最終解決人類能源問題一種高效燃料引起世人的廣泛興趣。
從產氚的材料中或包含氚的介質中,高效率提取氚不論從經濟考慮或從安全與環境影響考慮都具有重要意義。由於包含氚的體系不同,氚的溶解度和處的化學形式不同,氚的提取技術也就不同。對於液態的純鋰產氚包層,建議採用鹵化物熔鹽提取氚的方法,電解熔鹽析出的氚是通過氦氣流收集的;對於水冷卻或氦冷卻Pb-Li包層,在液/氣接觸器內,合金中的氚是用逆向流動的氦氣流提取的;對於固態鋰陶瓷包層,線上氚釋放是用摻氫的氦氣流,載帶實現的。具體以固態鋰陶瓷產氚包層的氚提取而言,固態氚增殖劑包層的氚提取建立在氦氣吹洗、載帶技術的基礎上。一定壓力的氦氣流(摻雜0.1%的H2)從氚增殖劑區的內部通過,那些擴散到晶粒界面或材料表面的氚,經氦氣流吹洗和氫同位素交換,由固相進入氣相,然後被氦氣流載帶到反應堆之外的氚提取系統進行氚的回收。由於在鋰基氧化物陶瓷中,核反應Li(n,α)T產生的氚存在三種價態,氚的釋放是由這些價態氚的一系列遷移步驟構成的。分布在晶體內部的氚經體擴散、晶界擴散,相互連通的孔網滲透,以及與缺陷的相互作用,逐漸到達材料的表面。分布於材料表面的氚,通過解吸反應,氣-固相同位素交換反應,依據氣-固相界面的特性,或以氧化的分子形式(HTO,T2O),或以還原的分子形式(HT, T2等),從表面解吸進入到惰性氦吹洗氣流中。

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