氚化學與氚分析進展與展望

彭述明，周曉松，陳志林

中國工程物理研究院 核物理與化學研究所，四川 綿陽 621999

氚既是國家重要戰略物資，也是聚變堆的重要燃料。聚變堆中氚操作規模大，將有2～3 kg氚進入國際熱核聚變實驗堆(ITER)裝置[1]。同時，聚變堆中氚操作工藝復雜，涉及大規模氚分離、純化、增殖、提取、貯存等內容。在ITER之外，我國磁約束聚變發展路線圖中預期，在2035年前后建成具有氚增殖包層的中國聚變工程實驗堆(CFETR)，可完整驗證氚的循環與自持[2-3]。在2035年前后實現該目標，掌握較為完善的涉氚技術和工程設計能力是關鍵內容之一。在如此大氚操作規模情況下實現多流程、復雜工藝的工程化，氚化學相關的基礎技術積累是前提。在涉氚操作中，其所面臨的科學技術問題的核心問題在于氚與材料相互作用，以及氚放射性所獨有的衰變后產生的氦在材料中的行為；此外，氫、氘、氚具有最顯著的同位素效應，氫同位素效應也是涉氚方面的基礎問題；前面三方面主要針對被研究對象，而對于人，氚的生物效應是輻射危害評價的基礎；上述研究的共同支撐是氚的分析測量技術。因此，本文分別從上述幾方面綜述氚化學與分析技術近年來的研究進展，并對未來在聚變堆中面臨的挑戰做了展望。

1 氚與材料相互作用

氚與材料相互作用涉及金屬氚化物、氫同位素擴散滲透行為等方面。金屬氚化物研究涉及的材料體系包括：Pd、U、Ti、Zr、Sc、V、Nb、Er、LaNi5、ZrCo等[4-6]。金屬吸氚-放氚反應過程的熱力學與動力學行為是金屬氚化物研究的重點。……