氚钛膜中^(3)He释放的研究

在极限真空为２×１０－７Ｐａ的超高真空全金属系统中，用四极质谱计分析了氚钛膜中释放的３Ｈｅ气体及其它杂质气体组分。对两块原子比分别为１．６８和１．６９的氚钛膜中释放的３Ｈｅ经过长达４１０ｄ的测量．结果表明，当样品中３Ｈｅ浓度达到０．１时，３Ｈ３的释放系数仍保持为１０－５量级。振动使氦的释放系数增大了５—１０倍。对氚钛膜中释放的杂质气体组分的研究结果表明，用玻璃真空系统制备的氚化钛样品被油污染比较严重。对氚钛膜中３Ｈｅ的早期释放机理也进行了探讨。

氚钛源膜电子出射特性及衰减效应的预测与验证

为研究辐射伏特效应氚核电池中氚钛源膜电子出射特性及其随时间的性能衰减,对源膜内氚衰变电子的输运与出射行为进行了深入研究。通过捕捉拟合及离散化处理获取离散型数字化氚衰变电子能谱,采用蒙特卡罗方法对源膜表面活度密度和电子出射功率的自吸收效应及衰减效应进行分析。同时,通过氚成像法的样品检测,验证模拟模型的可靠性。研究结果表明,随着源膜厚度增加,电子出射能谱峰值向高能区偏移直至8 keV附近;膜厚增加,导致自吸收效应增强、氚源能量浪费,源膜厚度不宜超过1000 nm;在特征参数(1000 nm厚、T/Ti比=1.9)下氚钛源膜具有519.5 mCi/cm^(2)的总活度密度,理论上可提供46.6 mCi/cm^(2)的表面活度密度以及2243.9 nW/cm^(2)的电子出射功率密度;考虑氚的衰减效应,特征参数源膜使用15 a后可提供约1000 nW/cm^(2)的电子出射功率密度。

BIXS技术测量氚化钛膜氚活度实验方法研究

完成了BIXS能谱测量系统的组建及调试,对BIXS技术测量氚化钛膜氚活度的实验方法进行了研究。实验获得了空气和Ar气介质中的X射线能谱,与空气介质相比,除有两个相同峰位能量为4.5 keV和5.0 keV的谱峰和峰强度(或峰面积)分别减弱至约为0.4%、1%外,还增加了3.0 keV、9.0keV的两个谱峰;同时获得了不同氚活度氚化钛膜的X射线能谱,结果表明氚活度决定着X射线能谱的峰面积,具有良好的线性关系。

氚钛靶中氚浓度的变化

为研究中子管内钛膜中氚浓度逐渐减少的行为,分别对中子管内钛膜的氘氚置换反应与高温释氚两种行为进行深入研究。对局部混合模型下的氘氚置换方程进行修正添加了氘氚扩散项,采用有限元分析软件对氘氚置换方程进行数值解分析,并与未修正的氘氚置换方程进行分析比较。同时通过高温释氚实验,对不同温度下的氚钛膜释氚量进行研究。结果表明:未修正与修正后的氘氚置换反应氚浓度都会随着氘束流注入逐渐减少,修正后的方程的平均氚浓度减少比较快,300 h后趋于稳定;未修正的平均氚浓度减少比较慢,200 h趋于稳定。高温释氚实验表明,氚钛膜温度升高会引起钛膜内的氚释放,温度高于180℃氚的释放会急剧增加。可见添加氘氚扩散项对钛膜中氚浓度影响很大,修正后氘氚置换方程更符合实际氚浓度分布;高温释氚也会影响钛膜中氚浓度,温度控制在180℃以内对氚浓度影响不明显。

氧化层厚度对氘氚中子产额影响研究

对氚化钛膜表面氧化层厚度对氘氚中子产额的影响进行了理论与实验研究。理论计算表明,能量为120keV的氘核入射氚化钛膜的深度为833nm,入射钛氧化层的深度为527—577nm。实验结果表明,氧化层降低了氘氚反应的中子产额,且中子产额随氧化层厚度的增加而减小,氧化层厚度低于220nm,中子产额与氧化层厚度的线性关系为Y=(7.524-0.01326X)×106。