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第1章 氢同位素（氕、氘、氚）的基础知识 1

1.1 氢同位素的物理性质 1

1.1.1 氢同位素的一般物理性质 1

1.1.2 氢同位素在材料中的溶解 3

1.1.3 氢同位素对固体材料的扩散和渗透 9

1.2 氢同位素的化学性质 23

1.2.1 氢同位素与非金属元素的反应 23

1.2.2 氢同位素与金属元素的反应 24

1.2.3 氢同位素与化合物的反应——还原性 24

1.2.4 氢同位素的交换反应 25

1.2.5 氚与含不饱和链烃的有机物的加成反应 27

1.3 氚的核性质 28

1.3.1 氚的放射性及半衰期 28

1.3.2 氚的部分核数据 29

1.3.3 氚的衰变能量 29

1.3.4 氚的β粒子在不同物质中的射程 29

参考文献 30

第2章 氚工艺中的金属和金属氢化物 32

2.1 金属氢化物的一般性质 32

2.2 金属氢化物在氚工艺中的主要用途 33

2.3 铀和氢化铀 34

2.3.1 氢化铀的性质 34

2.3.2 贮氚容器——铀粉瓶 40

2.4 钯和钯合金 42

2.4.1 钯在氚工艺中的用途 42

2.4.2 钯的性质 43

2.4.3 钯纯化氢同位素 43

2.5 钛和氢化钛 49

2.5.1 钛和氢化钛在氚工艺中的用途 49

2.5.2 钛的性质和钛-氢系统 49

2.5.3 钛的贮氚能力 52

2.5.4 氢化钛的稳定性 52

2.5.5 氦滞留 53

2.5.6 钛贮氚容器 54

2.6 LaNi5-xAlx合金 54

2.6.1 LaNi4.25Al0.75合金在氚工艺中的用途 55

2.6.2 LaNi4.25Al0.75的贮氚性能及氦滞留 55

2.6.3 LaNi4.255Al0.75贮氚的老化效应 58

2.6.4 LaNi4.255Al0.75贮氚容器 59

参考文献 59

第3章 氚的生产 62

3.1 环境氚源 62

3.2 氚制备方法概述 65

3.2.1 制备氚的基本原理 66

3.2.2 制备氚的主要途径 68

3.2.3 制备氚的中子源 69

3.2.4 制备氚的主要工艺过程 70

3.2.5 发展中的产氚技术 71

3.3 裂变中子源照射锂-铝合金靶件产氚 72

3.3.1 锂铝合金靶件的制备 72

3.3.2 锂-铝合金靶的堆内辐照 77

3.3.3 靶件的冷却与运输 78

3.3.4 氚的提取与纯化 79

3.4 偏铝酸锂陶瓷靶件在商用轻水堆中的辐照产氚 91

3.4.1 商用轻水堆产氚技术的发展 91

3.4.2 偏铝酸锂产氚靶件的制备 92

3.4.3 偏铝酸锂靶产氚 94

3.4.4 辐照后偏铝酸锂靶件的氚提取 96

3.4.5 偏铝酸锂靶件氚提取工艺 97

3.5 重水提氚 102

3.5.1 重水提氚的基本原理 103

3.5.2 重水提氚的工艺技术路线 104

3.5.3 VPCE＋CD工艺的应用 106

3.6 聚变反应堆产氚 108

3.6.1 聚变反应堆氚增殖材料 109

3.6.2 中子倍增材料 112

3.6.3 从液态氚增殖材料中提取氚 113

3.6.4 从固态陶瓷氚增殖材料中提取氚 121

3.6.5 从氦气中提取回收氚 123

参考文献 124

第4章 氢同位素分离 126

4.1 氢同位素的分离方法 126

4.2 同位素分离中讨论的问题 126

4.2.1 分离系数 126

4.2.2 装置（系统）的滞留量（底料）和容量 127

4.2.3 装置的启动时间 127

4.2.4 分离速率 127

4.2.5 回收率 127

4.3 热扩散法 127

4.3.1 气体浓差扩散 127

4.3.2 气体热扩散、热扩散因数（αT） 128

4.3.3 热扩散因数αT的测定 129

4.3.4 热扩散柱性能参数H、Kc和Kd 130

4.3.5 热扩散柱平衡分离系数，平均丰度和丰度梯度 132

4.3.6 启动时间 134

4.3.7 热扩散柱最佳参数 134

4.3.8 热扩散柱加热功率 139

4.3.9 三元混合气在热扩散柱内分离滤气 140

4.3.10 封闭的热扩散柱平衡分离系数，Waldmann's方程 140

4.3.11 热扩散法分离氢氚工艺流程及热扩散柱的结构 145

4.4 色谱法 147

4.4.1 色谱过程热力学及色谱流出曲线 147

4.4.2 色谱过程动力学Van Deenter方程 154

4.4.3 毛细管色谱 155

4.4.4 制备色谱 155

4.4.5 程序升温工艺的发展 158

4.4.6 不用载气的低温色谱 159

4.4.7 置换色谱 161

4.4.8 有效的钯柱色谱法分离氢同位素（EPIC) 168

4.4.9 热循环吸附法（TCAP） 171

4.4.10 双柱周期逆流法简介 174

4.5 钯渗透膜分离 176

4.6 双热膜法 178

4.7 低温精馏法分离氢同位素 179

4.7.1 低温精馏法分离氢同位素的原理 179

4.7.2 低温分馏氢同位素的工艺流程 184

4.7.3 分馏柱结构简介 185

4.7.4 低温分馏柱分离的影响因素 186

参考文献 188

第5章 氘氚化锂的制备 190

5.1 锂和氢化锂在核工业中的用途 190

5.2 锂的性质 190

5.2.1 锂的物理性质 190

5.2.2 锂的化学性质 192

5.3 氢化锂的性质 195

5.3.1 氢化锂的物理性质 195

5.3.2 氢化锂的热稳定性 196

5.3.3 氢化锂的化学性质 198

5.3.4 氚化锂的辐照效应与体胀放气 199

5.4 氘氚化锂的制备 204

5.4.1 合成法制取氘氚化锂 204

5.4.2 同位素交换法制取氘氚化锂 205

5.5 从氘氚化锂中回收氚 209

参考文献 210

第6章 氦同位素的分离 211

6.1 氦的性质 211

6.1.1 氦的一般性质 211

6.1.2 3He和4He的特性与差异 213

6.2 3He的用途 215

6.3 3He的提取和分离 217

6.3.1 原料气的纯化 217

6.3.2 氦同位素的分离方法 221

参考文献 227

第7章 氚制品及其应用 229

7.1 氚水 229

7.1.1 氚水的性质 229

7.1.2 氚水的用途 234

7.1.3 氚水的制备方法 235

7.2 氚发光粉 239

7.2.1 氚发光粉的用途 240

7.2.2 氚发光粉的制备 240

7.2.3 氚发光粉质量的影响因素 242

7.3 氚灯的制备 242

7.3.1 氚灯的特点和用途 243

7.3.2 氚灯的制备工艺过程 243

7.3.3 氚灯亮度的影响因素 244

参考文献 248

第8章 分析和监测 249

8.1 氚的分析和监测方法 249

8.1.1 概述 249

8.1.2 非放射性分析法 250

8.1.3 氚的放射性分析法 254

8.2 氚的工艺分析与监测 259

8.2.1 量热法测定含氚靶件、成品高丰氚及残渣中的氚含量 259

8.2.2 质谱法测定工艺气体中的氢同位素丰度 259

8.2.3 气相色谱法测定工艺气体中杂质气体的含量 260

8.2.4 P-V-T-C法测量贮气罐中氕-氚二元气体或成品高丰氚的氚量 261

8.2.5 3He载带气中氚的测量 262

8.2.6 工艺管线中高浓度氚的在线检测 263

8.3 氚制品的分析 263

8.3.1 氘氚化锂的分析 263

8.3.2 氚水中氚的放射性浓度测定 266

8.3.3 氚发光源的分析 266

8.4 工作场所的保健物理监测 266

8.4.1 空气或手套箱气氛中氚的监测 267

8.4.2 液体中氚的监测 271

8.4.3 氚表面污染的监测 272

8.4.4 尿氚监测及其个人的内照射评价 273

8.5 环境中氚的监测 274

8.5.1 环境水中氚的监测 274

8.5.2 大气（或空气）中氚的监测 275

8.5.3 土壤沉积物中的氚及生物样品中有机氚的测定 278

参考文献 280

第9章 氚生产中的安全与辐射防护 282

9.1 氚及其化合物的行为 282

9.2 氚的摄取、分布代谢和排出 283

9.2.1 氚的摄取 283

9.2.2 氚的分布代谢 283

9.2.3 有机结合氚 284

9.2.4 氚的排出 284

9.3 氚的辐射危害 285

9.4 氚的防护 286

9.4.1 氚的防护措施 287

9.4.2 氚处理工序的分区 287

9.4.3 个人防护方法 287

9.4.4 氚的包容防护 289

9.5 含氚三废的处理与处置 302

9.5.1 含氚废水的处理与处置 302

9.5.2 含氚废气的处理 305

9.5.3 含氚固体废物的处理及处置 306

参考文献 306

第10章 氚工艺核材料衡算管理 308

10.1 核材料衡算中的误差 308

10.1.1 核材料衡算中误差来源 308

10.1.2 误差表达模式 309

10.2 核材料衡算中的误差估算 310

10.2.1 标准样品的测量 311

10.2.2 取样随机误差估算 314

10.3 测量误差对设施MUF的影响 319

10.4 核材料衡算控制与MUF评价 319

10.4.1 核材料衡算控制标准 320

10.4.2 平衡区的划分及关键测量点的设置 320

10.4.3 MUF评价方法 321

参考文献 328