氚和氚的工程技术PDF电子书下载

第1章 氚的基本性质 1

1．1 氚的历史回顾 1

1．2 氢同位素家族的可比较性质 4

1．2．1 氢同位素原子 4

1．2．2 氢同位素分子 7

1．3 氚的放射性 14

1．3．1 氚的半衰期 14

1．3．2 氚的衰变能量 15

1．3．3 居里描绘与中微子质量 20

1．3．4 氚β粒子在物质中的射程 22

1．4 氘和氚的核聚变性质 24

1．4．1 氘和氚的热核聚变反应 24

1．4．2 氘和氚的μ_子催化聚变反应 29

1．4．3 固体“冷聚变” 35

1．5 氚的辐照效应 36

1．5．1 氚在氢气中的辐照效应 36

1．5．2 氘（氚）化锂的氚辐照效应 38

1．5．3 其它金属氚化物的氚辐照效应 41

1．5．4 氚对金属和陶瓷材料的辐照损伤 44

1．5．5 氚对有机化合物的辐照损伤 45

1．6 氚的渗透性质 48

1．6．1 氚在材料中的溶解度 49

1．6．2 氚在材料中的扩散 52

1．6．3 氚在材料中的渗透 57

1．7 氚和金属的相互作用 63

1．7．1 氢和金属相互作用的量子力学研究方法 63

1．7．2 计算H-M相互作用的有效介质理论 65

1．7．3 氢和金属相互作用的机理 69

1．7．4 氚的衰变产物氦-3在金属中的行为 72

1．8 氢同位素的低温性质 77

1．8．1 相图 77

1．8．2 低温下氢同位素的蒸气压 81

1．8．3 氘和氚饱和液体的性质 83

1．8．4 固态氘和氚的性质 87

1．9 氚的化学性质 91

1．9．1 氚的三种反应类型和一个基本原理概述 91

1．9．2 氚在环境中的氧化 93

1．9．3 氚的辐射催化反应 97

1．9．4 氚在氮介质中的化学反应 99

1．10 氢的同位素交换性质 102

1．10．1 氢同位素交换平衡常数的理论计算 103

1．10．2 氢同位素交换反应动力学 106

1．10．3 氢同位素与水的交换反应 109

1．10．4 氚与CH4的交换反应 113

参考文献 115

第2章 氚的生产 121

2．1 环境氚源 121

2．1．1 天然氚源 121

2．1．2 大气核试验 123

2．1．3 核动力反应堆 124

2．1．4 环境氚储量 128

2．2 氚的生产方法概述 129

2．2．1 氚的生产原理 129

2．2．2 氚生产的可能途径 133

2．2．3 氚生产的中子源 135

2．2．4 新的氚生产装置比较 137

2．3 专用反应堆生产氚 142

2．3．1 铝-锂合金靶组件制备 143

2．3．2 铝-锂造氚靶的堆内辐照 149

2．3．3 从已辐照的铝-锂靶中提取氚 150

2．4 商用轻水堆生产氚 156

2．4．1 轻水堆产氚背景 156

2．4．2 轻水堆产氚靶棒的制造 157

2．4．3 LiA1O2靶辐照产氚行为 164

2．4．4 辐照LiA1O2靶件氚的提取 170

2．5 加速器生产氚 174

2．5．1 加速器生产氚的背景 175

2．5．2 加速器生产氚原理 177

2．5．3 加速器生产氚系统的基本构成 181

2．6 聚变反应堆生产氚 193

2．6．1 聚变反应堆生产氚的原理 194

2．6．2 聚变堆氚增殖材料的选择 195

2．6．3 中子增殖材料的选择 204

2．6．4 氚增殖包套的设计 206

2．6．5 从聚变堆氚增殖包套提取氚 213

参考文献 213

第3章 氚的提取 218

3．1 从液态金属锂包套提取氚 218

3．1．1 背景和要求 218

3．1．2 用熔盐萃取法从液态金属锂提取氚 220

3．1．3 冷阱捕集法从液锂提取氚 224

3．2 从Pb-17 Li包套提取氚 226

3．2．1 从Pb-17 Li包套提取氚的要求和方法 226

3．2．2 用液-气接触器从Pb-17 Li合金回收氚 229

3．2．3 用NaK法从Pb-17Li中回收氚 237

3．3 从固体氚增殖包套提取氚 239

3．3．1 固体氚增殖材料在线氚释放 239

3．3．2 氢同位素气-固交换反应增长氚释放 242

3．3．3 催化金属对陶瓷增殖材料氚释放的影响 246

3．4 从氦气流中回收氚 248

3．4．1 中国固态氚增殖包层（CH-HCSB）氚提取系统 249

3．4．2 欧洲固态氚增殖实验包层（HCPB-TBM）氚提取系统 251

3．5 从轻水和重水提取氚 253

3．5．1 HTO蒸馏预浓集氚 254

3．5．2 HTO电解预浓集氚 260

3．5．3 从重水介质中提取氚 263

3．5．4 液相催化交换-电解-膜分离结合工艺 274

参考文献 275

第4章 氚的纯化 279

4．1 氢同位素气体纯化方法概述 279

4．1．1 聚变反应堆核燃料循环 279

4．1．2 热核武器生产中的氘氚处理要求 280

4．1．3 氘氚气体中杂质的性质和主要的净化方法概述 281

4．2 钯合金膜氘氚纯化技术 282

4．2．1 氢在钯金属中的扩散 282

4．2．2 钯合金氢渗透膜 283

4．2．3 钯合金管氘氚扩散净化器 287

4．2．4 钯合金管的焊接工艺 292

4．2．5 钯扩散净化器在批处理氘氚净化系统中的应用 292

4．3 化学反应法氘氚纯化方法 297

4．3．1 热金属铀床 298

4．3．2 热金属床氚化水处理 300

4．3．3 催化交换（裂解）-钯（合金）膜反应器 302

4．4 低温冷凝与低温吸附分离技术 304

4．4．1 常用吸附剂的性能 304

4．4．2 吸附剂的吸附容量与吸附等温线 306

4．4．3 吸附剂的再生 311

4．4．4 低温冷凝与低温吸附 311

4．4．5 高纯氦-3的提取 316

4．5 氚化水的电解 319

4．5．1 氚水的液相电解 319

4．5．2 氚水的汽相电解 321

4．5．3 钯合金膜阴极电解池 323

4．6 国际热核聚变反应中的氘氚核燃料循环 324

4．6．1 核燃料燃烧循环 325

4．6．2 氚的包容和氚的回收 333

参考文献 338

第5章 氢同位素的分离 342

5．1 概述 342

5．1．1 氢同位素分离的目的 342

5．1．2 氢同位素分离的指标 342

5．1．3 氢同位素分离的方法 343

5．2 热扩散分离法 345

5．2．1 气体的浓差扩散规律 346

5．2．2 气体的热扩散规律 346

5．2．3 热扩散分离柱理论 349

5．2．4 分离柱的结构设计 360

5．2．5 实际应用 362

5．3 洗提色谱分离 364

5．3．1 基本原理 364

5．3．2 研究与应用 371

5．3．3 发展方向 379

5．4 置换色谱分离 380

5．4．1 普通的置换色谱分离 380

5．4．2 热解吸置换色谱分离 388

5．4．3 快循环置换色谱分离 389

5．4．4 热循环吸附分离 392

5．5 低温蒸馏分离 395

5．5．1 蒸馏的一般原理 396

5．5．2 低温蒸馏柱结构 399

5．5．3 研究与应用 400

5．6 钯渗透膜分离概念简介 402

参考文献 405

第6章 金属氚化物技术 407

6．1 金属氢化物的一般性质 407

6．2 氚处理常用的金属氢化物的特性 410

6．2．1 铀氢化物 410

6．2．2 锆钴合金氢化物 411

6．2．3 钛氢化物 412

6．2．4 LaNi5系列合金氢化物 413

6．2．5 钒氢化物 413

6．2．6 钯及其合金氢化物 414

6．3 金属氚化物的应用技术 416

6．3．1 氚的贮存 416

6．3．2 氚的抽空与增压 419

6．3．3 氚的净化与回收 420

6．3．4 氚的纯化 421

6．3．5 氚与同位素的分离 421

6．4 氘氚化锂的生产 421

6．4．1 氢化锂的物理性质 421

6．4．2 氢化锂的化学性质 424

6．4．3 氢化锂的制备 425

6．4．4 氢化锂的加工成型 426

6．4．5 氘-氚化锂的制备与加工成型 426

6．5 研究发展方向 427

参考文献 427

第7章 氚的安全与辐射防护 430

7．1 氚的安全与防护的目标与任务 430

7．2 氚的内照射剂量学 431

7．2．1 辐射防护的术语与定义 431

7．2．2 电离辐射的生物学效应 436

7．2．3 氚的放射性云浸没照射剂量学模型 438

7．2．4 氚的代谢模型 439

7．2．5 摄入氚所致的待积有效剂量 442

7．2．6 摄入氚的促排与临床观察 447

7．3 氚设施的安全设计要素 451

7．3．1 氚设施设计中的安全问题 451

7．3．2 氚设施的总体安全设计概念 452

7．3．3 氚设施系统及部组件 459

7．4 去氚污染技术 465

7．4．1 表面污染的控制标准 466

7．4．2 氚污染的测定方法 468

7．4．3 氚污染去除方法 468

7．4．4 去氚污染操作实例 469

7．5 含氚废物的处理技术 472

7．5．1 含氚废物的来源、分类标准与处理方法 472

7．5．2 低水平含氚废气、废液的处理 475

7．5．3 中、高水平含氚废液的固化、封装处理技术 476

7．5．4 含氚有机废液的处理 479

7．5．5 含氚放射性废物的减容处理 480

7．6 含氚流出气体的净化技术 480

7．6．1 金属吸气剂除氚工艺 481

7．6．2 催化氧化-吸附除氚工艺 485

7．6．3 几种典型的氚净化工艺 489

7．7 氚设施的运行安全管理 496

7．7．1 辐射防护的基本原则 496

7．7．2 安全保障体系 496

7．7．3 内照射剂量的控制 498

7．7．4 控制内照射的次级限值和导出限值 502

7．7．5 管理限值 503

7．7．6 个人氚摄入量的监测与管理 504

7．7．7 氚设施运行中的监测与环境氚释放控制 506

参考文献 509