用氢同位素估算氚在熔盐堆结构材料中的渗透

熔盐堆产生的氚在高温下透过结构材料管壁进入大气环境。为降低此危害,研究氚在堆结构材料中的渗透过程十分必要。针对熔盐堆常用的结构材料Hastelloy N、GH3535、Hastelloy C230、Hastelloy C276,本研究采用压力差驱动法,在400-700℃和5-40 k Pa的试验条件下,获得了氕、氘的渗透系数,并初步估算氚在该结构材料中的渗透。结果表明：氕、氘在镍基合金中的渗透通量与气体压力的平方根成正比,渗透系数随温度增大,与温度倒数的关系符合阿伦尼乌斯公式;氕、氘在成分相似的GH3535和Hastelloy N中渗透系数接近,与其它两种合金材料中渗透系数都在一个数量级内,在...

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Published in核技术 Vol. 38; no. 3; pp. 75 - 80
Main Author 皮力 刘卫 张东勋 钱渊 王广华 曾友石 杜林
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区,中国科学院核辐射与核能技术重点实验室 上海201800 2015
中国科学院大学 北京100049%中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区,中国科学院核辐射与核能技术重点实验室 上海,201800
Subjects
氢同位素
渗透系数
熔盐堆
结构材料
氢同位素
Molten Salt Reactor (MSR)
结构材料
Hydrogen isotope
熔盐堆
Structural material
渗透系数
Permeability
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ISSN0253-3219
DOI10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.030602

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Summary:熔盐堆产生的氚在高温下透过结构材料管壁进入大气环境。为降低此危害,研究氚在堆结构材料中的渗透过程十分必要。针对熔盐堆常用的结构材料Hastelloy N、GH3535、Hastelloy C230、Hastelloy C276,本研究采用压力差驱动法,在400-700℃和5-40 k Pa的试验条件下,获得了氕、氘的渗透系数,并初步估算氚在该结构材料中的渗透。结果表明：氕、氘在镍基合金中的渗透通量与气体压力的平方根成正比,渗透系数随温度增大,与温度倒数的关系符合阿伦尼乌斯公式;氕、氘在成分相似的GH3535和Hastelloy N中渗透系数接近,与其它两种合金材料中渗透系数都在一个数量级内,在相同温度下两者渗透系数比值接近1.4,符合经典扩散理论;在400-700℃内,氚在4种镍金合金中渗透过程的指前因子为1.1×10^-7-1.6×10^-7 mol·m^-1·s^-1·Pa^-1/2,活化能为59-62 k J·mol^-1。
Bibliography:PI Li, LIU Wei, ZHANG Dongxun, QIAN Yuan, WANG Guanghua, ZENG Youshi, DU Lin （1Key Laboratory of Nuclear Radiation and Nuclear Energy Technology, Shanghai Institute of Applied Physics Chinese Academy of Sciences, Jiading Campus, Shanghai 201800, China;2University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China）
31-1342/TL
Hydrogen isotope, Molten Salt Reactor （MSR）, Structural material, Permeability
Background： Tritium, as a by-product in the core of Thorium-based Molten Salt Reactors （TMSRs）, easily diffuses through the structure materials at high temperatures and into the atmosphere. Purpose： To reduce the damage of tritium to the environment, it is necessary to research the permeation behaviors of tritium in the candidate structural materials of TMSRs. Methods： In this study, Hastelloy alloy C230, Hastelloy alloy C276, Hastelloy alloy N and GH3535, the candidate structural materials of TMSRs, were used. With the method of gas driven permeation, hydrogen and deuterium were used to simulate the permeation
ISSN:0253-3219
DOI:10.11889/j.0253-3219.2015.hjs.38.030602