氘氚聚變能是解決未來人類能源問題的重要途徑之一。核聚變學(xué)科涉及很多科學(xué)、工程技術(shù)和材料問題,其中氚自持是氘氚聚變堆的核心問題之一。由于氚在自然界中僅痕量存在,聚變堆中除了運(yùn)行初期必須向聚變堆環(huán)形真空室提供預(yù)留的氘氚氣體外,穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后,聚變堆所需的燃料氚必須由聚變高能中子通過鈹、鉛等材料倍增后輻照含有鋰物質(zhì)構(gòu)成的包層材料來產(chǎn)生。掌握含鋰增殖劑的釋氚行為及機(jī)理是設(shè)計(jì)氚提取回路并實(shí)現(xiàn)氚自持的研究基礎(chǔ),也是研究難點(diǎn)�；诖�,本文對(duì)我國(guó)聚變堆固體鋰陶瓷增殖劑的主要候選材料Li4SiO4的釋氚行為展開了研究,重點(diǎn)研究晶粒表面反應(yīng)對(duì)Li4SiO4釋氚行為的影響。本文通過離線釋氚實(shí)驗(yàn)研究了晶粒表面吸附／解吸反應(yīng)以及同位素交換反應(yīng)對(duì)Li4SiO4釋氚行為的影響,并根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析了各表面反應(yīng)同時(shí)存在情況下的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制及優(yōu)先反應(yīng)類型。在此基礎(chǔ)上分析并解釋了文獻(xiàn)中數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大差異的原因,為氚提取回路的設(shè)計(jì)提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論依據(jù)。由于載氣流速和升溫速率會(huì)影響釋氚溫度,因此如無特殊說明,本文的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都是在載氣流速為50mL/min,升溫速率為5℃/min條件下獲得的。主要結(jié)論如下：（1）對(duì)于Li4SiO4來說... 

【文章來源】：中國(guó)工程物理研究院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：118 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
緒論
第一章 鋰陶瓷增殖劑及釋氚研究進(jìn)展及現(xiàn)狀
    1.1 增殖劑材料的性能要求
        1.1.1 釋氚性能
        1.1.2 熱物理性能
        1.1.3 熱傳導(dǎo)性
        1.1.4 熱力學(xué)性能
        1.1.5 相容性行為
        1.1.6 中子活性
        1.1.7 各國(guó)TBM設(shè)計(jì)方案
    1.2 鋰陶瓷增殖劑粉末及小球制備的研制進(jìn)展
        1.2.1 粉末制備方法
        1.2.2 增殖劑小球制備方法
    1.3 鋰陶瓷增殖劑的釋氚實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展
        1.3.1 在線產(chǎn)氚實(shí)驗(yàn)方法及主要結(jié)果
        1.3.2 氚在晶粒內(nèi)擴(kuò)散的影響因素研究
        1.3.3 氚在小球微孔隙中擴(kuò)散的影響因素研究
        1.3.4 表面反應(yīng)對(duì)釋氚行為的影響
        1.3.5 載氣流速對(duì)釋氚的影響及機(jī)理
    1.4 鋰陶瓷增殖劑的釋氚模擬研究進(jìn)展
        1.4.1 氚在固體增殖劑中的輸運(yùn)機(jī)制及建模研究
        1.4.2 主要的釋氚模擬程序的研發(fā)情況及解決的問題
    1.5 小結(jié)
第二章 Li_4SiO_4的制備及表征
    2.1 Li_4SiO_4粉末的制備及表征
        2.1.1 化學(xué)試劑
        2.1.2 固相反應(yīng)法制備Li_4SiO_4粉末
        2.1.3 Li_4SiO_4粉末的表征
    2.2 Li_4SiO_4陶瓷小球的制備及表征
        2.2.1 Li_4SiO_4小球的制備
        2.2.2 Li_4SiO_4小球的表征
    2.3 結(jié)果與討論
        2.3.1 煅燒條件對(duì)Li_4SiO_4粉末產(chǎn)品純度的影響
        2.3.2 煅燒條件對(duì)Li_4SiO_4小球性能參數(shù)的影響
        2.3.3 制備原料對(duì)樣品雜質(zhì)的影響
    2.4 小結(jié)
第三章 Li_4SiO_4表面吸附水分對(duì)釋氚行為的影響
    3.1 實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)裝置
        3.1.1 離線釋氚實(shí)驗(yàn)方法及裝置
        3.1.2 水分測(cè)量裝置及實(shí)驗(yàn)方法
        3.1.3 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
    3.2 樣品吸附水分對(duì)釋氚行為的影響
        3.2.1 樣品處理?xiàng)l件對(duì)其吸水量的影響
        3.2.2 吸附水分對(duì)釋氚化學(xué)形態(tài)的影響
        3.2.3 樣品吸附水分對(duì)釋氚溫度的影響
        3.2.4 表面水吸附-解吸機(jī)理及氚水解吸峰歸因
    3.3 小結(jié)
第四章 載氣化學(xué)組成對(duì)Li_4SiO_4釋氚行為的影響
    4.1 實(shí)驗(yàn)過程及方法
    4.2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
    4.3 載氣中H_2對(duì)氚氣釋放行為的影響
    4.4 水解吸與氚氣釋放競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)
    4.5 氚氣釋放峰歸因分析
    4.6 H_2生成水的反應(yīng)
    4.7 小結(jié)
第五章 鋰陶瓷增殖劑釋氚表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究
    5.1 表面反應(yīng)影響因素研究
        5.1.1 表面反應(yīng)類型及溫度范圍
        5.1.2 氧勢(shì)對(duì)表面反應(yīng)的影響機(jī)制
    5.2 氚釋放表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究
        5.2.1 表面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)建模方法
        5.2.2 解吸活化能的計(jì)算及釋氚曲線擬合
    5.3 小結(jié)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 工程意義
    6.3 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附件1、攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文情況
附件2、參加學(xué)術(shù)會(huì)議及報(bào)告情況
附件3、審稿情況


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固體氚增殖劑的制備及性能綜述[J]. 朱德瓊,陳曉軍,彭述明.  材料導(dǎo)報(bào). 2008(09)
[2]Li4SiO4吸收CO2的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 呂國(guó)強(qiáng),王華,馬文會(huì),高國(guó)棟,安敏.  工業(yè)加熱. 2007(05)
[3]ITER實(shí)驗(yàn)包層計(jì)劃綜述[J]. 馮開明.  核聚變與等離子體物理. 2006(03)
[4]Na摻雜對(duì)硅酸鋰吸收CO2性能的影響[J]. 王銀杰,其魯,代克化.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2006(07)
[5]高溫下硅酸鋰吸收CO2的研究[J]. 王銀杰,其魯,江衛(wèi)軍.  無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2006(02)
[6]LiAlO2細(xì)粉料的制備及反應(yīng)機(jī)理研究[J]. 陳剛,付擁峰,王慧敏,胡克鰲.  無機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào). 2002(02)
[7]用熱解吸法研究鋰陶瓷中氚擴(kuò)散行為[J]. 楊本福,曹小華,羅順忠.  核技術(shù). 2001(04)
[8]偏鋁酸鋰陶瓷小球的制備與性能[J]. 王和義,傅依備.  硅酸鹽通報(bào). 1999(06)
[9]鋰陶瓷γ-LiAlO2放氚行為研究[J]. 楊本福,萬竟平,曹小華,羅順忠,趙鵬驥.  原子能科學(xué)技術(shù). 1999(05)
[10]單斜相偏鋯酸鋰陶瓷氚增殖材料研究[J]. 邢忠虎.  核動(dòng)力工程. 1999(01)



本文編號(hào)：3617586