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第1章 氚的理化性质与行为1

1.1 概述1

1.2 氚的基本性质2

1.2.1 氚的放射性2

1.2.2 氚的物理性质3

1.2.3 氚的化学性质4

1.2.4 氚的核聚变性质6

1.2.5 氚的热力学性质6

1.3 氚与材料的相互作用7

1.3.1 氚与聚合物材料的相互作用9

1.3.2 氚与多孔材料的相互作用11

1.3.3 氚对金属结构材料性能的影响15

1.3.4 氢同位素对材料物理性能的影响18

1.4 贮氚材料及其特性24

1.4.1 典型金属贮氚材料体系24

1.4.2 典型贮氚材料的性能及应用28

1.5 金属氚化物中的氦行为32

1.5.1 金属氚化物中3He的能量状态33

1.5.2 金属氚化物中3He的迁移扩散33

1.5.3 金属氚化物中3He的行为机制35

1.5.4 金属氚化物中3He的时效行为41

参考文献51

第2章 氚的分析与测量60

2.1 概述60

2.2 β诱发X射线谱分析61

2.2.1 BIXS发展历程61

2.2.2 BIXS的理论基础62

2.2.3 BIXS氚信息获取方法63

2.3 量热法70

2.4 成像板73

2.5 材料中氢同位素离子束分析方法75

2.5.1 卢瑟福背散射分析75

2.5.2 弹性反冲探测分析76

2.5.3 核反应分析76

2.5.4 二次离子质谱76

2.5.5 加速器质谱77

2.6 气相色谱法77

2.6.1 分离系统78

2.6.2 检测系统79

2.6.3 气流系统79

2.6.4 定量方法80

2.6.5 微色谱技术80

2.7 拉曼光谱83

2.7.1 拉曼光谱分析原理83

2.7.2 氢同位素拉曼频移峰的理论计算84

2.7.3 拉曼光谱在同位素分离系统中的应用85

2.7.4 拉曼光谱在氢同位素反应动力学研究中的应用86

2.7.5 拉曼光谱在热循环吸收过程中的应用86

2.7.6 拉曼光谱在内环路测试中的应用88

2.8 质谱89

2.8.1 质谱分析原理89

2.8.2 离子源90

2.8.3 低分辨质谱氢同位素定量分析90

2.8.4 高分辨质谱仪在氢同位素分析中的应用91

2.9 电离室91

2.9.1 电离室测氚原理91

2.9.2 电离室内能量沉积率计算92

2.9.3 小体积电离室在高浓度氚测量中的应用98

2.10 正比计数器99

2.11 液闪法100

2.11.1 液闪法测氚原理100

2.11.2 液闪测氚中需要考虑的几个重要因素101

2.11.3 液闪测氚技术的优化102

2.11.4 低水平液态氚测量中的制样105

参考文献109

第3章 氚的燃料循环114

3.1 概述114

3.2 产氚包层技术115

3.2.1 氚增殖包层115

3.2.2 氚增殖剂材料118

3.2.3 包层提氚技术134

3.3 等离子体排灰气中氚的回收技术140

3.3.1 排灰气的组成140

3.3.2 排灰气中氚的快速回收方法141

3.4 氢同位素分离技术147

3.4.1 低温精馏氢同位素分离技术147

3.4.2 色谱氢同位素分离技术154

3.5 氚的贮存技术157

3.5.1 氚的贮存方式157

3.5.2 氚的各种贮存技术及应用158

3.6 氚的衡算技术162

3.6.1 基于PVT的氚衡算163

3.6.2 基于质量的氚衡算164

3.6.3 基于量热法的氚衡算166

3.6.4 氚浓度测量技术166

参考文献172

第4章 氚废物的处理与管理178

4.1 概述178

4.2 氚废物的来源、特点与管理178

4.2.1 氚废物来源及特点178

4.2.2 氚废物管理180

4.3 氚废气处理182

4.3.1 稀释或贮存衰变后排放183

4.3.2 催化氧化除氚183

4.3.3 合金除氚（消氚）186

4.4 氚废液的处理187

4.4.1 含氚废水的处理187

4.4.2 含氚有机废液的处理198

4.5 固态氚废物的处理200

4.5.1 固态氚废物的分类及管理原则200

4.5.2 氚污染固体材料的去污201

4.5.3 氚污染固体废物的减容处理203

4.5.4 氚污染固体废物的包装204

4.5.5 含氚固体废物处置前的处理205

4.5.6 含氚固体废物管理中包装体释氚率的监测与评价206

4.6 氚污染废物的处置207

4.6.1 氚废物处置方案207

4.6.2 氚废物处置208

4.7 氚污染设施退役208

4.7.1 氚污染设施退役方案的制定209

4.7.2 退役工艺209

4.7.3 氚污染设施退役案例212

参考文献222

第5章 氚的安全与防护229

5.1 概述229

5.2 涉氚设施的设计及管理229

5.2.1 涉氚设施的建造设计232

5.2.2 涉氚设施的运行设计232

5.2.3 涉氚设施使用的安全原则和方法233

5.3 氚的包容234

5.3.1 氚包容设施234

5.3.2 氚包容材料240

5.4 氚的防护监测241

5.4.1 氚防护监测的基本要求241

5.4.2 氚化水的甄别测量242

5.4.3 γ场中氚的测量244

5.4.4 氚表面污染水平测量248

5.4.5 氚的取样测量249

5.5 环境中氚的测量251

5.5.1 流出物氚排放监测251

5.5.2 环境空气中氚的监测254

5.5.3 生物样中有机氚监测256

5.6 氚致剂量评估259

5.6.1 氚的摄入模型259

5.6.2 内照射剂量计算259

5.6.3 氚释放的环境影响评价260

5.7 氚的辐射效应262

5.7.1 氚在人体中的分布和代谢262

5.7.2 氚的化学毒性263

5.7.3 氚的致癌效应263

5.7.4 氚的遗传学效应264

5.7.5 氚的致畸效应265

5.7.6 氚对中枢神经系统的影响266

5.7.7 氚的相对生物效应266

参考文献268

第6章 氚的应用272

6.1 概述272

6.2 中子发生器273

6.2.1 中子发生器的原理及结构273

6.2.2 中子发生器用氚靶273

6.2.3 加速器用氚靶277

6.2.4 中子发生器的应用279

6.2.5 中子发生器用氚靶的发展趋势282

6.3 氚光源283

6.3.1 氚光源的原理及特点283

6.3.2 氚光源亮度的影响因素284

6.3.3 氚光源研究现状285

6.3.4 氚光源的应用287

6.3.5 氚光源的发展趋势289

6.4 氚辐伏同位素电池289

6.4.1 辐射伏特效应同位素电池的原理289

6.4.2 能量转换特点291

6.4.3 研究现状292

6.4.4 辐伏同位素电池的发展趋势296

6.5 氚示踪296

6.5.1 氚示踪的原理及方法296

6.5.2 氚示踪剂分类及其特点296

6.5.3 氚示踪剂的制备297

6.5.4 氚示踪技术的应用297

6.5.5 氚示踪剂的发展趋势297

6.6 聚变研究298

6.6.1 核聚变原理及实现途径298

6.6.2 氚在聚变研究中的应用298

6.6.3 聚变能的应用300

6.6.4 聚变能源的发展趋势301

参考文献302

附录 简称对照表307