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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