聚变堆用锂基陶瓷氚释放动力学过程分析任务书

 2021-11-20 22:55:25

1. 毕业设计(论文)主要内容:

作为氘-氚核聚变的燃料,氘(D)可以直接从海水中提取,而氚(T)仅在大气层中微量存在(T/H=10-16 %),因此必须在聚变堆包层中设置氚增殖剂,通过锂原子(Li)与中子反应生成氚,保证聚变堆氚的“自持”。但是,目前人们对锂基陶瓷中氚扩散机制、辐照缺陷中的捕获-脱附过程和O-Tsuf、O-T、Li-OT化学键分解过程等氚释放机理尚无清楚认识。本毕业论文中,将以Li2TiO3、Li4SiO4、以及复合陶瓷为研究对象,解析复合陶瓷中氚迁移过程。

2. 毕业设计(论文)主要任务及要求

1、查阅不少于15篇的相关资料,其中近五年英文文献不少于3篇,了解选题与社会、健康、安全、成本以及环境等因素的关系,完成开题报告;2、解析氚在陶瓷晶粒内部的迁移机制,从氚释放动力学角度计算Li2TiO3、Li4SiO4、Li2TiO3-Li4SiO4复合陶瓷的氚扩散激活能、脱附能、扩散系数;3、计算不同中子辐照通量下Li4SiO4的产氚量,弄清中子辐照通量对Li4SiO4氚释放过程的影响规律;4、完成不少于5000字的英文文献翻译;5、总结国内外相关研究进展和发展趋势,总结选题对社会、健康、安全、成本以及环境等的影响,完成毕业论文,字数不少于1.2万字。

3. 毕业设计(论文)完成任务的计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容和研究背景,熟悉研究所需的理论知识和计算方法。

确定方案,完成开题报告。

第4-8周:研究氚在陶瓷晶粒内部的迁移,计算氚在Li2TiO3、Li4SiO4、及复合陶瓷中的扩散激活能、缺陷脱附能、扩散系数;第9-12周:研究中子辐照通量对陶瓷氚释放过程的影响;第13-14周:整理相关资料,撰写毕业论文、修改、完善毕业论文;第15周:准备答辩。

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4. 主要参考文献

  1. 郝嘉琨.聚变堆材料[M]. 北京:化学工业出版社, 2007.
  2. 赵林杰, 肖成建, 陈晓军, 等. 固态氚增殖剂研究进展[J]. 核化学与放射化学, 2015, 37(3): 129-142.
  3. 肖成建, 陈晓军, 康春梅, 等. 锂陶瓷氚增殖剂的中子辐照性能与产氚行为[J]. 化学进展, 2011, 23(9): 1906-1914.
  4. 袁涛, 冯开明, 王晓宇, 等. ITER 氦冷固体氚增殖剂实验包层模块结构设计[J]. 核聚变与等离子体物理, 2006, 26(3): 195-200.
  5. Zhou Q, Tao L, Gao Y, et al. Flash synthesis of Li2TiO3 powder by microwave-induced solution combustion[J]. Journal of Nuclear Materials, 2014, 455(1-3): 101-105.
  6. Zhou Q, Mou Y, Ma X, et al. Effect of fuel-to-oxidizer ratios on combustion mode and microstructure of Li2TiO3 nanoscale powders[J]. Journal of the European Ceramic Society, 2014, 34(3): 801-807.
  7. Kobayashi M, Oya Y, Munakata K, et al. Developing a tritium release model for Li2TiO3 with irradiation-induced defects[J]. Journal of Nuclear Materials, 2015, 458: 22-28.
  8. Zhou Q, Togari A, Nakata M, et al. Release kinetics of tritium generation in neutron irradiated biphasic Li2TiO3–Li4SiO4 ceramic breeder[J]. Journal of Nuclear Materials, 2019, 522: 286-293.
  9. Kobayashi M, Oya Y, Okuno K. Tritium trapping states induced by lithium-depletion in Li2TiO3[J]. Journal of Nuclear Materials, 2017, 487: 84-90.

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