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氚是重要的核燃料,不锈钢具有良好的结构性能,是核反应堆及其它氚设施中的重要结构材料。实际应用过程中,人们经常遇到的重大难题就是不锈钢材料的氚污染问题,受氚污染的不锈钢材料发生氢脆,破坏不锈钢结构性能,而且氚在不锈钢材料表面进行同位素交换产生的HTO对人体危害极大,使人们在氚设施的操作和使用过程中存在极大的安全隐患。因此研究氚在不锈钢材料中的形态和分布,对氚设施的安全使用、维护和去污等提供相应参数具有重大意义。
本文通过化学蚀刻法分别对实验室现制的氚污染不锈钢样品和待退役氚工艺生产线上的氚污染不锈钢样品进行分层蚀刻,获得了不同氚氛围下不锈钢材料中氚的分布深度和形态,并分析了氚环境对其在不锈钢材料中分布的影响。为不锈钢材料在氚设施中的应用和氚污染不锈钢材料的去污提供相关技术参数。
通过采用化学蚀刻方法对未被氚污染的不锈钢样品进行分层蚀刻,寻找最佳的蚀刻方法。在此基础上对不同氚氛围下制备的氚污染样品进行分层蚀刻,实验结果表明:在实验室制备的氚污染样品和实际氚污染样品中氚主要以HTO和HT形式存在,HTO占总氚量的90%以上。实验室制备的氚污染样品中氚主要聚集在不锈钢表层0~2μm范围内,而实际氚污染样品中氚主要聚集在不锈钢表层0~4μm范围内,特别是以天平的称量台制备的氚污染不锈钢样品中的氚主要聚集在样品表层0~8μm范围内。氚活度都是随着样品深度增加而降低,实际样品中HT所占比重较实验室氚污染样品增加,但是对总氚量来说还是极少。不锈钢材料受氚污染过程中环境对其影响较大,主要是与湿度、氚污染氛围以及氚浓度和时效有关。