本文選題：鈀 + D-D核反應(yīng)��； 參考：《蘭州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：鈀(Pd)是一種非常重要的儲(chǔ)氫材料,具有較強(qiáng)的吸氫能力。鈀在氫同位素的分離過(guò)程中也起著非常重要的作用,它能夠制成透過(guò)膜用于氫與雜質(zhì)的分離以獲得高純度的氫。鈀還可以在儲(chǔ)氫材料的制備中作為氫化催化劑來(lái)提升其儲(chǔ)氫性能。因此,需要對(duì)氫同位素與鈀的相互作用,如氫、氘在鈀中的沉積行為(擴(kuò)散、吸附/解析附,表面復(fù)合等)進(jìn)行研究。本工作將氘離子束注入鈀中,并利用氘離子誘發(fā)D-D核反應(yīng)的方法研究了氘在鈀中的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)濃度。實(shí)驗(yàn)首先將能量為14-20 ke V/D的D+3強(qiáng)束注入鈀箔,同時(shí)監(jiān)測(cè)出射質(zhì)子產(chǎn)額,當(dāng)產(chǎn)額不隨注量發(fā)生變化時(shí)即認(rèn)為靶內(nèi)氘濃度達(dá)到飽和,通過(guò)質(zhì)子產(chǎn)額即可獲得靶內(nèi)動(dòng)態(tài)氘濃度;在每一次注入之后停束一段時(shí)間,利用能量為75 ke V/D的D+弱束誘發(fā)的D-D核反應(yīng)監(jiān)測(cè)停束后鈀靶中的靜態(tài)氘濃度。進(jìn)一步,根據(jù)氘在鈀靶中的擴(kuò)散、吸附/解吸附、表面復(fù)合等行為建立了理論模型,其中動(dòng)態(tài)氘濃度由注入達(dá)到飽和后的自由擴(kuò)散態(tài)氘濃度CD、非穩(wěn)定束縛態(tài)氘濃度CA以及穩(wěn)定束縛態(tài)氘濃度CT組成,且靜態(tài)氘濃度為穩(wěn)定束縛態(tài)氘濃度CT。通過(guò)該模型計(jì)算了在各注入能量下鈀靶中三種類型的氘濃度的深度分布及其時(shí)間演化。結(jié)果表明:(1)鈀靶中穩(wěn)定束縛態(tài)氘濃度(CT)存在飽和值(2.9±0.2)×1020/cm3,其原子密度之比nD/nPd為(0.42±0.03)at.%。(2)注量~1017/cm2后,鈀靶中自由擴(kuò)散態(tài)氘濃度(CD)及非穩(wěn)定束縛態(tài)氘濃度(CA)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,CD/CA約為1/600。當(dāng)停束后,該部分氘迅速減少直至消失。(3)本實(shí)驗(yàn)中,根據(jù)模擬計(jì)算得到吸附系數(shù)(kA)和解吸附系數(shù)(kD)分別為39 s-1和6×10-2 s-1。本工作利用D-D核反應(yīng)分析法對(duì)自吸收鈀靶中的氘濃度進(jìn)行了實(shí)時(shí)分析,所建模型能較好地符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果,該方法可用于其它材料中氘沉積的實(shí)時(shí)分析。
[Abstract]:Palladium palladium (PD) is a very important hydrogen storage material with strong hydrogen absorption ability. Palladium also plays an important role in the separation of hydrogen isotopes. Palladium can be used to separate hydrogen from impurities through membranes to obtain high purity hydrogen. Palladium can also be used as hydrogenation catalyst in the preparation of hydrogen storage materials. Therefore, the interaction of hydrogen isotopes with palladium, such as the deposition behavior of hydrogen and deuterium in palladium (diffusion, adsorption / desorption, surface recombination, etc.) needs to be studied. In this work, deuterium ion beam was implanted into palladium, and the dynamic and static concentrations of deuterium in palladium were studied by D-D nuclear reaction induced by deuterium ion. Firstly, the D 3 strong beam with energy of 14-20 Kev / D was injected into the palladium foil, and the proton yield was monitored. When the yield did not change with the flux, the deuterium concentration in the target reached saturation and the dynamic deuterium concentration in the target could be obtained by the proton yield. The D-D nuclear reaction induced by D weak beam with 75 ke V / D energy was used to monitor the static deuterium concentration in the PD target after each injection for a period of time. Furthermore, a theoretical model of deuterium diffusion, adsorption / desorption, and surface recombination in palladium target was established. The dynamic deuterium concentration is composed of the free diffusion deuterium concentration (CD), the unsteady bound state deuterium concentration (CA) and the stable bound state deuterium concentration (CT), and the static deuterium concentration is the stable bound state deuterium concentration (CTT). The depth distribution and time evolution of three types of deuterium concentrations in the palladium target at various implanted energies were calculated by the model. The results show that the stable bound deuterium concentration in the palladium target has a saturation value of 2. 9 鹵0. 2) 脳 10 ~ 20 / cm ~ (3), and the atomic density ratio (nD/nPd) is 0. 42 鹵0. 03 at. 2) after the flux of 1017 / cm ~ 2, the free diffusion state deuterium concentration in the palladium target and the unsteady bound state deuterium concentration can reach a dynamic equilibrium of about 1 / 600. When the beam was stopped, the deuterium decreased rapidly until it disappeared.) in this experiment, the adsorption coefficient K A) and the desorption coefficient K D were 39 s -1 and 6 脳 10 -2 s -1, respectively. In this work, the deuterium concentration in self-absorbed palladium target is analyzed in real time by D-D nuclear reaction analysis. The model can be used for the real-time analysis of deuterium deposition in other materials.
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TG146.36;O613.2

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本文編號(hào)：1953723