聚變堆面向等離子體材料中滯留氚的測(cè)量是聚變研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容。準(zhǔn)確評(píng)估面向等離子體材料中氚的含量和深度分布對(duì)聚變堆的燃料衡算和安全運(yùn)行有著重要意義。鎢是重要的候選面向等離子體材料之一,因其良好的物理性能和極低的燃料滯留量,很有可能作為未來(lái)聚變反應(yīng)堆的面向等離子體材料使用。但目前針對(duì)鎢材料中氚測(cè)量的實(shí)驗(yàn)較少,缺乏成熟、可靠的分析方法,尤其是針對(duì)聚變堆真實(shí)環(huán)境下鎢中氚的測(cè)量技術(shù)研究。在真實(shí)聚變堆環(huán)境下,面向等離子體材料中氚的測(cè)量問(wèn)題與實(shí)驗(yàn)室僅用氚開(kāi)展實(shí)驗(yàn)有很大區(qū)別,一方面壁材料在高通量、高能聚變中子的輻照下會(huì)產(chǎn)生大量中子活化產(chǎn)物,這些活化產(chǎn)物的β、β射線將會(huì)與氚β射線共存,這對(duì)當(dāng)前僅針對(duì)氚環(huán)境下建立的材料中氚的測(cè)量方法提出了新的挑戰(zhàn);另一方面,真實(shí)環(huán)境下面向等離子體材料表面的氚分布往往是不均勻的,這樣的平面非均勻分布也將會(huì)影響氚深度分布的測(cè)量結(jié)果。此外,雖然前期研究中已有使用軔致輻射譜重建氚深度分布的方法（即β射線誘發(fā)X射線譜分析法,BIXS）,但重建算法中的病態(tài)矩陣問(wèn)題使得反演所得的近似解具有不穩(wěn)定性,重建結(jié)果尚需可靠的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。因此,針對(duì)上述問(wèn)題,本論文使用蒙卡模擬方法計(jì)算了真實(shí)I... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

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【部分圖文】：

圖１．１?ＪＥＴ托卡馬克基本結(jié)構(gòu)示意圖Ｈ??以ＪＥＴ為例，圖１．１為托卡馬克基本結(jié)構(gòu)示意圖

品中氚的含量。該方法多用于有機(jī)樣品中氚含量的測(cè)量，以評(píng)估涉氣裝置對(duì)周?chē)h(huán)境的??影響。同時(shí)也可測(cè)量碳ＰＦＭｓ中氣的含量和分布。Ｎ．?Ｂｅｋｒｉｓ和Ｒ．?Ｄ．?Ｐｅｎｚｈｏｍ及其團(tuán)隊(duì)??［２７＾］使用該方法多次測(cè)量了?ＪＥＴ和ＴＦＴＲ裝置中碳纖維磚的氚深度分布。圖１．３（ａ）為測(cè)??量過(guò)程中的樣品示意圖，他們將樣品均勻地切割成１＿厚的薄片，依次測(cè)量每片樣品??中的氚含量即可得出氣在樣品中的深度分布。圖１．３（ｂ）為全燃燒法的實(shí)驗(yàn)流程圖該??方法結(jié)果準(zhǔn)確可靠，在對(duì)ＪＥＴ中第一壁ＣＦＣ材料的一次測(cè)量中，其精度達(dá)到了?５％＠１。??此外，該方法可以測(cè)量＿量級(jí)的氚分布，并且沒(méi)有測(cè)量深度限制。缺點(diǎn)是無(wú)法測(cè)量不??能完全燃燒氧化的樣品（例如金屬材料），測(cè)量過(guò)程中需完全破壞樣品，且實(shí)驗(yàn)過(guò)程比??較復(fù)雜。??（ａ）?（ｂ）??Ｉ?－?ｆ?ｔ：?２－?ｔｉｎ?３－?＾?＾?Ｕ：?４－?＾?ｓ－??圖１．３⑷：全燃燒法測(cè)量碳材料中氚深度分布樣品丨％?（ｂ）：全燃燒法實(shí)驗(yàn)流程圖Ｉ３１】??９??

?聚變堆面向等離子體材料中氚滯留深度分布測(cè)量技術(shù)研宄???１．３．２．２金屬化學(xué)蝕刻法??金屬化學(xué)蝕刻法（這里指逐層金屬化學(xué)蝕刻方法）是指用水、酸液等侵蝕劑一層一??層地腐蝕樣品表面，將要分析的物質(zhì)解吸出來(lái)溶于這些試劑中或以氣體形式釋放出來(lái)，??然后將其通過(guò)不同的方式收集、測(cè)量的方法。該方法對(duì)氚的分析始于１９８４年［３２１之后??廣泛應(yīng)用于不銹鋼材料中的氣滯留研宄。其分析方法為，先將樣品放入蝕刻室中，然后??加入強(qiáng)氧化性的侵蝕劑，將蝕刻室密封，等待樣品腐蝕。在此過(guò)程中，侵蝕劑將會(huì)均勻??地溶解樣品暴露在其中的區(qū)域。溶解過(guò)程中，氚以兩種途徑釋放，即原子態(tài)的“固溶氚”??會(huì)溶于侵蝕劑中，分子態(tài)的“氣態(tài)氣”來(lái)不及與溶液中的氫離子交換，會(huì)直接釋放到蝕刻??室內(nèi)，“固溶氣”可通過(guò)侵蝕劑的上層清液取樣收集、測(cè)量，“氣態(tài)氚”經(jīng)催化氧化后通過(guò)??鼓泡器、冷阱等裝置收集、測(cè)量。每次的蝕刻深度根據(jù)樣品清洗、脫水、干燥后稱重獲??得。圖１．４為逐層蝕刻過(guò)程的流程圖。??

【參考文獻(xiàn)】：
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