快速消耗的化石能源和日益嚴(yán)重的環(huán)境問題迫使人類不斷開發(fā)新能源,國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）項(xiàng)目有望從根本上解決人類能源危機(jī)。氫同位素儲(chǔ)存與供給系統(tǒng)（SDS）是ITER項(xiàng)目氚燃料循環(huán)系統(tǒng)的重要組成部分,需要使用儲(chǔ)氫材料來儲(chǔ)存和運(yùn)輸氫同位素。氚的放射性和稀缺性對(duì)儲(chǔ)氚材料性能提出嚴(yán)苛要求,研制出滿足使用條件的儲(chǔ)氘材料是影響SDS性能的關(guān)鍵因素。ZrCo合金因具有無放射性、室溫吸氫平衡壓低、儲(chǔ)氫量大、固3He能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),最有希望取代鈾用于ITER項(xiàng)目SDS中。然而,ZrCo合金活化性能較差,且在高溫高氫壓條件下發(fā)生氫致歧化反應(yīng):2ZrCo+H2→ZrCo2+ZrH2,氫致歧化效應(yīng)造成合金儲(chǔ)氫性能大幅衰減。ZrCo合金氫致歧化效應(yīng)嚴(yán)重阻礙其涉氚領(lǐng)域應(yīng)用。合金元素?fù)诫s是提高ZrCo合金活化性能和抗歧化性能的主要途徑。然而目前很少有合金元素同時(shí)提高ZrCo合金活化性能和抗歧化性能,合金元素的選擇及其對(duì)ZrCo合金活化性能、氫致歧化效應(yīng)的影響規(guī)律和抗歧化機(jī)制均尚未明確。針對(duì)以上迫切需要研究的問題,本論文在綜述ZrCo合金發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,采用真空電弧熔煉法制備了 Cr、Mo、Nb和Ta摻雜的ZrC... 

【文章來源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：151 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２氚燃料循環(huán)系統(tǒng)示意圖??３??

成穩(wěn)定氚化物，加熱后在較低溫度下迅速釋放氚，實(shí)現(xiàn)循環(huán)吸放氚過程，并在??循環(huán)過程中儲(chǔ)氚性能不發(fā)生明顯衰退。實(shí)際使用過程中，上述材料均存在一定的??缺點(diǎn)［１３，１８］，需要進(jìn)一步研究以滿足ＩＴＥＲ等涉氚項(xiàng)目的使用要求。??１．２金屬儲(chǔ)氫原理??氫氣化學(xué)性質(zhì)活潑，在一定溫度和壓強(qiáng)下，幾乎能與所有的金屬反應(yīng)生成氫??化物。金屬氫化物在降低氫壓或升高溫度條件下，釋放晶格中的氫原子，在表面??形成并釋放出氫氣，完成放氫過程。??（ａ）?Ｂｕｌｋ?Ｈｙｄｒｉｄｅ?（ｂ）?Ｂｏｎｄｉｎｇ??圖１－３金屬材料吸氫過程示意圖??４??

?ＺｒＣｏ－Ｍ?（Ｍ?＝?Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ）合金儲(chǔ)氫及抗歧化性能研究???金屬吸放氫過程如圖１－３所示，主要分為如下四個(gè)步驟［１９］：??（１）氫分子在金屬表面吸附并擴(kuò)散，在金屬表面能量較低處解離形成氫原??子。??（２）少量氫原子擴(kuò)散進(jìn)入金屬內(nèi)部間隙位置或缺陷位置，形成氫含量較低??的固溶體（ａ相），不改變金屬晶體結(jié)構(gòu)。??（３）氫原子在金屬內(nèi)部進(jìn)一步擴(kuò)散，氫原子濃度升高形成金屬氫化物（Ｐ??相）。氫原子與金屬之間形成化學(xué)鍵，晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變成金屬氫化物相。在一定溫??度條件下，氫化反應(yīng)在一定氫壓下進(jìn)行。??（４）氫原子進(jìn)－步擴(kuò)散，與下層金屬反應(yīng)ｆｔ至全部生成氫化物。??金屬放Ｍ過程分為三個(gè)階段：??（１）金屬氫化物Ｐ相分解成氫原子和ａｔｌｌ，氫原子通過ａ相向外擴(kuò)散。??（２）氫原子擴(kuò)散至ａ相表面，在表面形成Ｍ分子并釋放到環(huán)境中。??（３）?ａ相分解成金屬和氫原子，氫原子在金屬表面形成氫分子并釋放到環(huán)境??中。??ｗｎ?／?／??－?．１．．．?．?．１１?－．??Ｈ／Ｍ??圖１－４金屬氫化物吸氫ＰＣＴ曲線??金屬吸放氫過程是一個(gè)可逆氣固反應(yīng)，其反應(yīng)方程式如下：??ＭＨＸ?＋?＼／２（ｙ－ｘ）Ｈ２?＝?ＭＨｙ?＋?Ｑ?（１－５）??其中，Ｍ表示金屬，Ｈ表示氫，Ｑ表示熱量。金屬氫化物和氫氣相平衡圖可以１１１??壓強(qiáng)一成分一溫度（ＰＣＴ）曲線來表示。當(dāng)環(huán)境氫壓大于平衡氫壓時(shí)，金屬吸??當(dāng)環(huán)境氫壓小于平衡氫壓時(shí)，金屬放氫。ＰＣＴ曲線和根據(jù)平衡氫壓擬合獲得的范??特祺夫曲線是衡Ｍ儲(chǔ)鉍材料熱力學(xué)怍能的市耍指標(biāo)。典型的金厲一鉍ＰＣＴ曲線??如圖丨－４所示，圖中三條曲線分別代表三個(gè)不同溫度。溫度為乃時(shí)

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3510475