充氚不锈钢中氦行为的实验研究

对充氚和未充氚的抗氢-2不锈钢(HR-2)样品进行退火处理,利用正电子湮没寿命谱技术以及金相检验技术探讨不锈钢中氦和微缺陷的相互作用行为.未充氚样品中,影响正电子寿命值的主要因素为杂质元素在晶界的析出.充氚样品实验中,退火温度小于300℃时,正电子寿命值的增加说明了氦泡的形成过程为非热形成,通过“冲出位错环”机制形成及长大;退火温度在300~600℃之间,充氚样品正电子寿命值的降低以及He的跃迁概率的计算结果,说明He原子通过热迁移至晶界;退火温度大于600℃时,热平衡空位浓度的计算结果以及正电子寿命值的增加说明热平衡空位开始发挥作用.     

氦、氘对纯铁辐照缺陷的影响

在核聚变堆的辐照环境中, 核嬗变产物氢、氦对结构材料的抗辐照性能将产生很大的影响. 本实验采用离子注入和电子辐照模拟研究了氦和氘对具有体心立方结构的纯铁的影响. 采用离子加速器在室温分别对纯铁注入氦离子和氘离子, 经500℃时效1 h后在高压电镜下进行电子辐照.结果表明: 室温注氦和室温注氘的纯铁在500℃时效后分别形成间隙型位错环和空位型位错环. 在电子辐照下, 间隙型位错环吸收间隙原子而不断长大, 而空位型位错环吸收间隙原子不断缩小. 通过计算位错环的变化速率发现, 空位型位错环比间隙型位错环吸收了更多的间隙原子, 即室温注氘纯铁的位错偏压比室温注氦纯铁的偏压参量大, 这意味着相同实验条件下空位型位错环对辐照肿胀的贡献大于间隙型位错环对辐照肿胀的贡献. 利用氦-空位复合体和氘-空位复合体的结构, 分析了注氦和注氘后在纯铁中形成不同类型位错环的原因. 关键词： 氦 氘 辐照损伤 位错环     

氦冷固态增殖实验包层安全分析研究进展综述

介绍了氦冷固态增殖实验包层(HCCB TBM)系统,该系统主要由TBM 包层、氦冷却系统、氚提取系统、冷却剂净化系统、氚计量系统和中子活化系统等组成。TBM 结构安全分析主要包括电磁安全分析、热工水力安全分析和中子学安全分析,TBM 材料安全分析主要包括结构材料安全分析、阻氚涂层和氚处理等功能材料安全分析。对国内外学者在上述安全分析研究工作中取得的研究进展进行综述,并对TBM 未来的安全分析工作进行展望,以期对其安全设计提供参考。     

2.5MeV的He+离子辐照316L不锈钢中氦泡的形核与生长研究

利用透射电子显微镜分析了0.3—0.5T_m温区（T_m为材料溶点）316L奥氏体不锈钢经高剂量氦离子辐照后辐照损伤峰区氦泡的形成行为.实验结果支持氦泡的双原子形核模型，并证实氦泡的形成主要受制于自间隙子/氦置换机制扩散.材料中高密度位错的存在显著增强氦泡形核并抑制氦泡生长.与前人低剂量辐照实验结果的比较表明0.3—0.5T_m温区氦泡形核机制不随辐照剂量或剂量率发生显著变化． 关键词：     

氢对22－13－5不锈钢室温下力学行为的影响

２２－１３－５钢是一种高强度极稳定的奥氏体不锈钢，将它置于１０ＭＰａ（１００个大气压）纯氢气中在３００℃充氢１４天，含氢量为６５±１ｐｐｍ。室温下力学性能测试表明：充氢后钢的强度提高，塑性指标不变；但室温下瞬态蠕变和短期应力弛豫行为，在可比条件下，变得更为强烈。用Ａｌｄｅｎ的可动位错密度理论，对实验结果作了定性分析，并对瞬态蠕变结果进行了定量的计算。结果证明，氢原子阻碍位错运动，使材料强度增加，同时也使材料的粘滞性增大。     

氢对22-13-5不锈钢室温下力学行为的影响

 22-13-5钢是一种高强度极稳定的奥氏体不锈钢，将它置于10 MPa（100个大气压）纯氢气中在300 ℃充氢14天，含氢量为65±1 ppm。室温下力学性能测试表明：充氢后钢的强度提高，塑性指标不变；但室温下瞬态蠕变和短期应力弛豫行为，在可比条件下，变得更为强烈。用Alden的可动位错密度理论，对实验结果作了定性分析，并对瞬态蠕变结果进行了定量的计算。结果证明，氢原子阻碍位错运动，使材料强度增加，同时也使材料的粘滞性增大。     

Al-Si合金与HR-2钢热等静压直接扩散连接

采用热等静压技术对Al-Si合金／HR-2钢直接扩散连接进行了研究，旨在为铝合金．不锈钢异种材料的连接探索一种可供发展的新的技术途径。实验检测了试样的气密性、界面结合强度，采用金相，SEM，AES分析连接界面的成分与组织。     

XRD法计算4H-SiC外延单晶中的位错密度

对用X射线衍射法计算4H-SiC外延中的位错密度方法进行了理论和实验研究。材料中的位错密度大于106 cm-2会给材料位错密度的测试会带来一定的困难。首先从理论上分析了位错密度对X射线衍射结果的影响,得出位错密度和峰宽FWHM展宽的关系。然后对4H-SiC样品进行了X射线三轴晶ω-2θ测试,采用不同晶面衍射峰,计算出样品的位错密度。分析了外延中位错产生的原因,并提出了相应的解决办法。     

CH HCSB TBM�й�����մ���ֳ��΢���о���չ

介绍了中国氦冷球床实验包层模块(CHHCSBTBM)设计中固体氚增殖剂陶瓷球的功能要求。考虑正硅酸锂(Li4SiO4)作为第一候选材料。对其陶瓷粉体的制作方法、微球成型方法和微球中氚的释放、辐射稳定性等进行了简要介绍,并概述了我国在固体氚增殖剂研究方面已经开展的工作。     

α-Fe中氦泡阻碍位错移动硬化的分子动力学研究

基于周期性位错阵列模型,利用分子动力学方法,研究了α-Fe中1/2a0111{110}刃位错与3nm氦泡的相互作用导致硬化的过程,重点研究了不同温度下(300 K和623 K),氦空位比例对位错与3 nm氦泡作用机制影响的差异性.研究结果表明,当氦空位比例在0～1之间变化时,氦空位比例的变化对临界剪切应力的影响微弱,当氦空位比例在1～1.5之间变化时,氦泡内氦原子的数量的增加,临界剪切应力随之降低.氦空位比例升高至1.75时,高温623 K与室温相比,临界剪切应力反常升高,原因是高温引起的位错与氦泡的排斥机制:氦泡严重超压,与位错接触瞬间,沿位错拉伸侧踢出自间隙原子团簇,被位错吸收后产生割阶;由于位错割阶与超压氦泡同为压应力场,割阶被氦泡强烈排斥反弹.     

氢在HR—1不锈钢中迁移特性的热动力方法研究

本文研究了氢在ＨＲ－１不锈钢中热动力驱动的宏观迁移特性。用不同的方法（电化学方法和１０５Ｐａ氢压强下高温气相法）使试样充氢，然后研究加热升温放气规律，得到了在有意义的温度范围内出气峰的位置以及氢在ＨＲ－１材料中扩散，渗透系数与温度的关系，并与渗透法测得的结果和国外类似实验结果答合得较好。这些数据对估计未来聚变堆中氚的投料量和氚的渗透漏失有实际意义。     

氢在HR－1不锈钢中迁移特性的热动力方法研究

本文研究了氢在ＨＲ－１不锈钢中热动力驱动的宏观迁移特性。用不同的方法（电化学方法和１０５ｐａ氢压强下高温气相法）使试样充氢，然后研究加热升温放气规律，得到了在有意义的温度范围内出气峰的位置以及氢在ＨＲ－１材料中扩散、溶解、渗透系数与温度的关系，并与渗透法测得的结果和国外类似实验结果符合得较好。这些数据对估计未来聚变堆中氚的投料量和氚的渗透漏失有实际意义。     

脉冲条件下ITER HCCB TBS动态氚输运分析

在ITER脉冲运行条件下对中国氦冷固态增殖剂实验包层系统(HCCB TBS)动态氚输运进行了分析,利用Modelica语言开发了一套动态氚分析程序.对比了在脉冲运行工况及连续运行工况下TBS流体中的氚浓度和分压的动态变化、固体材料中氚盘存量的动态变化以及氚渗透通量的动态变化.脉冲运行下TBS系统氚变化趋势与物理分析结果...     

抗等离子体辐照的防氚渗透材料的研究

本文研究了氚在经能量为１ｋｅＶ和２８ｋｅＶＨ＋离子辐照的３１６Ｌ不锈钢中，及其ＴｉＣ和ＴｉＮ＋ＴｉＣ表面镀层材料中的扩散渗透行为。结果表明，３１６Ｌ不锈钢表面经１ｋｅＶＨ＋离子辐照后，在３５２ｏＣ下氚在其中的渗透率比在有天然氧化膜的３１６Ｌ不锈钢中的渗透率高２４７倍，但只为表面镀钯的３１６Ｌ不锈钢中的渗透率的１／１．６５。３１６Ｌ不锈钢表面镀２—５μｍＴｉＣ，并经化学热处理在ＴｉＣ中生成防氚渗透阻挡层后，在下游面用１ｋｅＶ能量的Ｈ＋离子辐照，在３５９ｏＣ下氚在镀膜中的渗透率比没受辐照的样品的低５５．７％。在３１６Ｌ不锈钢表面镀有ＴｉＮ＋ＴｉＣ的材料中，其涂层的下游面用能量为２８ｋｅＶ的Ｈ＋离子辐照后，在３２６ｏＣ下氚在其中的渗透率比没受辐照的高了２倍。     

316L不锈钢表面Al2O3镀层中氚的扩散渗透行为

在３１６Ｌ不锈钢表面，用磁控溅射方法镀２－３μｍ的Ａｌ２Ｏ３膜。实验表明，这种膜与基体相容性好，且具有抗氧化、抗热冲击、抗辐照、低活性等特点，氚在其中的渗透率低。在６０４－７７３Ｋ温度下，氚在此种材料中的渗透率比在基体材料中低４－６个数量级。此种材料可用作为氚容器材料，用于氚的生产、分离和净化工艺中，还可以用作聚变 堆氚工艺中氚靶包壳材料。     

金属Ti中He扩散的分子动力学模拟

研究材料中He原子的行为对提高贮氚材料的固氦性能十分必要，相对He行为的实验研究，理论模拟方面对其行为机理的研究相对薄弱。本文应用分子动力学（Molecular Dynamics）研究He原子在hcp结构金属Ti中的行为规律。     

“氚坑深度”和“氚坑时间”

裂变堆中的氙-135中毒效应是由于裂变产生的碘-135经由β衰变产生氙。135，后者吸收中子的截面很大，如停堆时剩余反应性不够，就要经过一段“碘坑时间”才能恢复到原来停堆前的反应性后才正常工作起来。与此类似却有所不同的一个全新的概念，“氚坑深度”和“氚坑时间”首次被我们引入到聚变堆研究领域，它表明为了实现“得失相当”，起动一个聚变堆所要求的最少氚储备和运行时间。“氚坑深度”和“氚坑时间”与具体的氚回收方案、提取氚的工艺过程、堆部件材料中的氚扣留量、增殖剂中不可回收的氚份额、泄漏到堆大厅的包容惰性气体氦中的份额以及氚自然衰变等等有关。     

超流固体

在今年1月的Nature杂志上，发表了美国宾洲大学的Moses Chan和Eun-Seong Kim两位教授的一个有关超流固体的有趣实验．具体的实验工作如下：将一块微小的园盘悬挂在细棒间，盘内充满了多孔性的玻璃材料——维克玻璃，在玻璃内注入氦-4原子，然后将整个样品冷冻．当样品温度达到2K，压力为63大气压时，氦-4原子转变为固态。     

氚β射线驱动的荧光灯

采用了放射性同位素氚在衰变过程中放射出β粒子激活发光材料发光的原理。因β粒子平均自由程只有4.3 mm,灯型选择直径应在4~8 mm之间。通过实验比对,确定常用的发光材料为:发红光材料硫氧钇 : 铕(Y₂O₂S : Eu);发绿光的发光材料硫化锌 : 铜,铝(ZnS : Cu,Al);发蓝光的发光材料硫化锌 : 银(ZnS : Ag)。经过测试选择发光材料的最佳平均粒度:硫氧钇铕4.6 μm;硫化锌铜铝5.3 μm;硫化锌银5.4 μm。同时探讨了涂屏方法和充氚排气工艺。对制作的氚灯进行了光亮度测试。最后给出了氚灯的使用与保存方法。     

一般边界条件下球形压力容器钢壁中氚和氦-3的浓度变化规律研究

为了认识储氚高压容器壁材料的力学性能变化及其导致的容器承载能力变化, 必须研究储氚期间, 容器壁中氚和氦-3浓度的空间分布和随时间的变化. 针对容器外表面为一般传质边界条件和容器内部氚为范德瓦尔斯气体的情况, 同时考虑容器腔内和容器壁中氚的衰变和扩散, 建立求解储氚高压容器壁中氚和氦-3浓度的解析理论模型, 导出了氚和氦-3浓度的理论公式. 通过解析计算给出了器壁中氚和氦-3浓度随外表面传质系数的变化曲线和浓度的时空变化曲线, 提出了氦-3浓度的2β ₁ + β ₂ / 2倍定律, 即处于开放空间的储氚球形高压容器, 器壁中氦-3的浓度呈内高外低的分布, 时间越长, 浓度沿径向的梯度越大, 在时间足够长时, 各处浓度逼近时间无限长时的最终值, 也就是各处的最大值, 内表面处的最大值是该处氚初始时刻浓度的2β ₁ + β ₂ / 2倍, 这里β ₁ 和β ₂ 为与氚的范德瓦尔斯常数相关的参数. 研究结果为储氚高压容器的强度安全性评估提供了前提.