摘要：以联合电解催化交换-气相色谱(CECE-GC)为技术路线基础,对聚变反应堆(International thermonuclear experimental reactor,ITER)含氚废水处理系统(Water detritiation system,WDS)进行了总体设计和主要子系统的设计。与目前的重水提氚演示系统相比,ITER-WDS的不同之处在于不使用氢氧复合器,不采用碱性电解池而使用固体聚合物电解池(Solid polymer electrode,SPE),增加了Pd/Ag膜渗透系统进行氚的回收。

摘要：氚提取系统是聚变堆液态锂铅回路中最重要的辅助系统之一,其主要功能是通过低压吹洗气载带法连续从液态锂铅鼓泡器中提取氚,必须实现高可靠性和安全性的自动控制。为此,初步设计聚变堆液态锂铅回路氚提取系统的软件,内容包括总体、界面、菜单、目录设计和主要变量设置。设计目标为软件模块和软件主要数据/数据文件间的流程,满足氚提取系统调试和连续运行要求,基本实现软件控制同位素分离装置多个加热器、冷却器、换热器、气动阀的开关和功率,测量实验界面中多个模拟信号的功能和特性。软件相关参数、模块、变量的模拟运行证实了设计方案的可行性。

摘要：水电解是氢同位素分离的一种有效方式,固体聚合物电解池(SPE)因具有高电流密度、低液体滞留等特点而备受青睐。为了完成SPE氚分离系统的工程设计与建造,本文针对由氢和不同阴极材料组成的SPE,在其分离氚的机理上,对水与二元氢化物之间的氢同位素交换反应进行了分析,利用归一配分函数和同位素两相分布理论计算了同位素交换反应的平衡常数和分离因子。结果表明:采用316L不锈钢和镍作为阴极的SPE,其分离因子的计算值与文献实验值较为符合,而碳阴极SPE分离因子的计算值远小于文献实验值。

摘要：ITER中国液态锂铅实验包层模块氚提取系统(TES)是通过含0.1%H2的低压氦吹洗气流,在鼓泡器中将液态锂铅内产生的氚交换和载带出来,进入同位素分离系统连续进行氚提取。给出了该系统总体参数、工艺流程、辅助设施等的设计。

摘要：氚提取的系统设计中,如何严格限制氚损失和减小其辐射风险是非常重要的问题。利用同位素交换法对模拟液态锂铅合金残渣中的微量氚进行回收。研究结果表明,同位素交换法对液态锂铅合金残渣中的氚回收是有效的;交换载带气的最佳组成为He+0.1%D2。载带气相同时,交换温度和交换次数对渣中氚的回收率有显著影响。温度越高、交换次数越多,氚回收率越高;823K时,经过6次交换后的氚回收率接近80%。此外,依据气体与液态金属接触的动力学数学模型,推导出了锂铅合金滞留氚量释放的数学近似表达式。

摘要：为了完成聚变堆液态锂铅包层鼓泡提氚系统的工程设计,根据金属与氢的作用理论,采取氢替代、模拟氚的方法,对在不同温度、氢分压、氦流量操作条件下,氢从液态锂铅中的动力学释放行为建立了数学模型。理论计算结果表明,在一定的温度范围内,氢从液态锂铅到气相的整个释放过程是氢原子在合金中的扩散与在气-液界面发生多相反应重组的结果。

摘要：采用无载带气的单维低温色谱分离技术,从制备流程设计出发,对分离方法、吸附材料、柱径柱长和操作参数进行了选择,并以氘丰度约为1.4×10-4的天然高纯氢为原料,在1 h之内成功制备出满足使用要求的贫氘氢样品。

摘要：为了按照工艺流程实现对氢同位素分离装置的可靠控制,对其控制系统展开软件设计,包括总体设计、界面设计、菜单设计、目录设计和主要变量设置。软件模块主要划分为软件设置、实验、数据回放和报表、帮助4个部分。装置调试和连续运行结果表明:模块和软件主要数据/数据文件间的流程满足分离实验要求,基本实现了对装置多个加热器和电磁阀的有效控制、多个模拟信号测量等预期的软件功能,支持3种工作模式、数据校准、报警、远程查看等软件特性。

摘要：液态锂铅合金是很有前途的聚变-裂变混合堆(FFHR)产氚包层增殖材料。作为聚变-裂变混合堆中最重要的辅助单元,液态锂铅包层氚提取系统(LLLB-TES)通过含0.1%H2的低压氦吹洗气流,将产氚包层中产生的氚交换和载带出来,进入同位素分离系统中连续进行氚的提取,实现混合堆氘氚核燃料的循环。为了完成这一挑战性工程的前期概念设计,本文给出了该系统总体参数、工艺流程、辅助设施等方面的描述,将TES划分为锂铅鼓泡、吹洗气配制、氢同位素色谱分离和氚贮存4个回路,凸现工程化的应用前景。

摘要：多方合作的国际热核实验堆(ITER)计划是全球能源问题关注的一个重要进展标志,中国参与提出的双功能液态锂铅包层模块(DFLL-TBM)是一重要组成部分,采用液态锂铅合金作为氚增殖剂和冷却剂,氢-氦混合气鼓泡方式提取氚。因此,氚技术成为关系液态金属包层成败的关键问题之一。结合中国液态锂铅实验包层技术的发展战略,从理论分析与计算、实验研究和工程设计3方面,阐述了自2004年以来ITER中国液态锂铅回路中的氚技术研究进展。系统介绍了液态锂铅鼓泡器的模拟-设计与研制、锂铅回路中氚的衡算-分析与防氚渗透涂层的进展、锂铅材料辐照-释氚行为的计算与实验、包层氚提取系统的设计等情况。这些工作结果表明,彻底克服锂铅中氚溶解度极低、长期连续操作、磁流体效应(MHD)累积、材料腐蚀等困难,解决氚的滞留、渗透与回收技术难题,降低环境污染是完全可行的。