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第1章 氢同位素（氕、氘、氚）的基础知识1

1.1 氢同位素的物理性质1

1.1.1 氢同位素的一般物理性质1

1.1.2 氢同位素在材料中的溶解3

1.1.3 氢同位素对固体材料的扩散和渗透9

1.2 氢同位素的化学性质23

1.2.1 氢同位素与非金属元素的反应23

1.2.2 氢同位素与金属元素的反应24

1.2.3 氢同位素与化合物的反应——还原性24

1.2.4 氢同位素的交换反应25

1.2.5 氚与含不饱和链烃的有机物的加成反应27

1.3 氚的核性质28

1.3.1 氚的放射性及半衰期28

1.3.2 氚的部分核数据29

1.3.3 氚的衰变能量29

1.3.4 氚的β粒子在不同物质中的射程29

参考文献30

第2章 氚工艺中的金属和金属氢化物32

2.1 金属氢化物的一般性质32

2.2 金属氢化物在氚工艺中的主要用途33

2.3 铀和氢化铀34

2.3.1 氢化铀的性质34

2.3.2 贮氚容器——铀粉瓶40

2.4 钯和钯合金42

2.4.1 钯在氚工艺中的用途42

2.4.2 钯的性质43

2.4.3 钯纯化氢同位素43

2.5 钛和氢化钛49

2.5.1 钛和氢化钛在氚工艺中的用途49

2.5.2 钛的性质和钛-氢系统49

2.5.3 钛的贮氚能力52

2.5.4 氢化钛的稳定性52

2.5.5 氦滞留53

2.5.6 钛贮氚容器54

2.6 LaNi5-xAlx合金54

2.6.1 LaNi4.25Al0.75合金在氚工艺中的用途55

2.6.2 LaNi4.25Al0.75的贮氚性能及氦滞留55

2.6.3 LaNi4.255Al0.75贮氚的老化效应58

2.6.4 LaNi4.255Al0.75贮氚容器59

参考文献59

第3章 氚的生产62

3.1 环境氚源62

3.2 氚制备方法概述65

3.2.1 制备氚的基本原理66

3.2.2 制备氚的主要途径68

3.2.3 制备氚的中子源69

3.2.4 制备氚的主要工艺过程70

3.2.5 发展中的产氚技术71

3.3 裂变中子源照射锂-铝合金靶件产氚72

3.3.1 锂铝合金靶件的制备72

3.3.2 锂-铝合金靶的堆内辐照77

3.3.3 靶件的冷却与运输78

3.3.4 氚的提取与纯化79

3.4 偏铝酸锂陶瓷靶件在商用轻水堆中的辐照产氚91

3.4.1 商用轻水堆产氚技术的发展91

3.4.2 偏铝酸锂产氚靶件的制备92

3.4.3 偏铝酸锂靶产氚94

3.4.4 辐照后偏铝酸锂靶件的氚提取96

3.4.5 偏铝酸锂靶件氚提取工艺97

3.5 重水提氚102

3.5.1 重水提氚的基本原理103

3.5.2 重水提氚的工艺技术路线104

3.5.3 VPCE＋CD工艺的应用106

3.6 聚变反应堆产氚108

3.6.1 聚变反应堆氚增殖材料109

3.6.2 中子倍增材料112

3.6.3 从液态氚增殖材料中提取氚113

3.6.4 从固态陶瓷氚增殖材料中提取氚121

3.6.5 从氦气中提取回收氚123

参考文献124

第4章 氢同位素分离126

4.1 氢同位素的分离方法126

4.2 同位素分离中讨论的问题126

4.2.1 分离系数126

4.2.2 装置（系统）的滞留量（底料）和容量127

4.2.3 装置的启动时间127

4.2.4 分离速率127

4.2.5 回收率127

4.3 热扩散法127

4.3.1 气体浓差扩散127

4.3.2 气体热扩散、热扩散因数（αT）128

4.3.3 热扩散因数αT的测定129

4.3.4 热扩散柱性能参数H、Kc和Kd130

4.3.5 热扩散柱平衡分离系数，平均丰度和丰度梯度132

4.3.6 启动时间134

4.3.7 热扩散柱最佳参数134

4.3.8 热扩散柱加热功率139

4.3.9 三元混合气在热扩散柱内分离滤气140

4.3.10 封闭的热扩散柱平衡分离系数，Waldmann's方程140

4.3.11 热扩散法分离氢氚工艺流程及热扩散柱的结构145

4.4 色谱法147

4.4.1 色谱过程热力学及色谱流出曲线147

4.4.2 色谱过程动力学Van Deenter方程154

4.4.3 毛细管色谱155

4.4.4 制备色谱155

4.4.5 程序升温工艺的发展158

4.4.6 不用载气的低温色谱159

4.4.7 置换色谱161

4.4.8 有效的钯柱色谱法分离氢同位素（EPIC)168

4.4.9 热循环吸附法（TCAP）171

4.4.10 双柱周期逆流法简介174

4.5 钯渗透膜分离176

4.6 双热膜法178

4.7 低温精馏法分离氢同位素179

4.7.1 低温精馏法分离氢同位素的原理179

4.7.2 低温分馏氢同位素的工艺流程184

4.7.3 分馏柱结构简介185

4.7.4 低温分馏柱分离的影响因素186

参考文献188

第5章 氘氚化锂的制备190

5.1 锂和氢化锂在核工业中的用途190

5.2 锂的性质190

5.2.1 锂的物理性质190

5.2.2 锂的化学性质192

5.3 氢化锂的性质195

5.3.1 氢化锂的物理性质195

5.3.2 氢化锂的热稳定性196

5.3.3 氢化锂的化学性质198

5.3.4 氚化锂的辐照效应与体胀放气199

5.4 氘氚化锂的制备204

5.4.1 合成法制取氘氚化锂204

5.4.2 同位素交换法制取氘氚化锂205

5.5 从氘氚化锂中回收氚209

参考文献210

第6章 氦同位素的分离211

6.1 氦的性质211

6.1.1 氦的一般性质211

6.1.2 3He和4He的特性与差异213

6.2 3He的用途215

6.3 3He的提取和分离217

6.3.1 原料气的纯化217

6.3.2 氦同位素的分离方法221

参考文献227

第7章 氚制品及其应用229

7.1 氚水229

7.1.1 氚水的性质229

7.1.2 氚水的用途234

7.1.3 氚水的制备方法235

7.2 氚发光粉239

7.2.1 氚发光粉的用途240

7.2.2 氚发光粉的制备240

7.2.3 氚发光粉质量的影响因素242

7.3 氚灯的制备242

7.3.1 氚灯的特点和用途243

7.3.2 氚灯的制备工艺过程243

7.3.3 氚灯亮度的影响因素244

参考文献248

第8章 分析和监测249

8.1 氚的分析和监测方法249

8.1.1 概述249

8.1.2 非放射性分析法250

8.1.3 氚的放射性分析法254

8.2 氚的工艺分析与监测259

8.2.1 量热法测定含氚靶件、成品高丰氚及残渣中的氚含量259

8.2.2 质谱法测定工艺气体中的氢同位素丰度259

8.2.3 气相色谱法测定工艺气体中杂质气体的含量260

8.2.4 P-V-T-C法测量贮气罐中氕-氚二元气体或成品高丰氚的氚量261

8.2.5 3He载带气中氚的测量262

8.2.6 工艺管线中高浓度氚的在线检测263

8.3 氚制品的分析263

8.3.1 氘氚化锂的分析263

8.3.2 氚水中氚的放射性浓度测定266

8.3.3 氚发光源的分析266

8.4 工作场所的保健物理监测266

8.4.1 空气或手套箱气氛中氚的监测267

8.4.2 液体中氚的监测271

8.4.3 氚表面污染的监测272

8.4.4 尿氚监测及其个人的内照射评价273

8.5 环境中氚的监测274

8.5.1 环境水中氚的监测274

8.5.2 大气（或空气）中氚的监测275

8.5.3 土壤沉积物中的氚及生物样品中有机氚的测定278

参考文献280

第9章 氚生产中的安全与辐射防护282

9.1 氚及其化合物的行为282

9.2 氚的摄取、分布代谢和排出283

9.2.1 氚的摄取283

9.2.2 氚的分布代谢283

9.2.3 有机结合氚284

9.2.4 氚的排出284

9.3 氚的辐射危害285

9.4 氚的防护286

9.4.1 氚的防护措施287

9.4.2 氚处理工序的分区287

9.4.3 个人防护方法287

9.4.4 氚的包容防护289

9.5 含氚三废的处理与处置302

9.5.1 含氚废水的处理与处置302

9.5.2 含氚废气的处理305

9.5.3 含氚固体废物的处理及处置306

参考文献306

第10章 氚工艺核材料衡算管理308

10.1 核材料衡算中的误差308

10.1.1 核材料衡算中误差来源308

10.1.2 误差表达模式309

10.2 核材料衡算中的误差估算310

10.2.1 标准样品的测量311

10.2.2 取样随机误差估算314

10.3 测量误差对设施MUF的影响319

10.4 核材料衡算控制与MUF评价319

10.4.1 核材料衡算控制标准320

10.4.2 平衡区的划分及关键测量点的设置320

10.4.3 MUF评价方法321

参考文献328