氖中微量組分氣相色譜測量分析方法與驗證

楊麗玲，占 勤，楊洪廣

中國原子能科學研究院 反應堆工程技術研究所，北京 102413

聚變能是未來能源的重要選擇之一。目前正在實施國際熱核聚變實驗堆計劃(ITER計劃)[1-2]，其目標是建造一個可自持燃燒的托卡馬克(Tokamak)核聚變實驗堆，通過積累實驗數據、建立等離子體的物理模型，為未來聚變示范堆(DEMO)及商用聚變堆的物理和工程問題進行前期探索。要保證聚變堆正常運行必須實現氚的增殖自持，其有效手段就是設置產氚包層進行在線提取。在中國確定的氦冷固態增殖劑產氚包層(HCSB)[3]中，需針對固態氚增殖劑小球、阻氚涂層等完成堆內輻照實驗，進而得到產氚速率、氚居留、氚滲透性能、輻照腫脹穩定性、熱物理性能等重要實驗數據，以便為包層模塊的設計、材料性能的考核評價及安全分析的評審，提供重要依據和可靠保證。

傳統的氚測量方法有電離室、正比計數管等，由于放射性元素“氚”具有強烈的吸附與記憶效應，故堆內輻照在線提氚系統與滲透系統中的氚含量測試結果仍需進行進一步驗證。而4He作為惰性元素，基本不會被吸附，且無記憶效應，根據核反應方程 n+6Li →3T+4He可知，通過4He的含量推算或驗證系統中的氚量，也能作為一種測氚的手段。為完成聚變堆固態氚增殖劑堆內輻照Ne載氣系統中微量含氚氣體組分的測試，需建立高精度的氣相色譜在線檢測分析方法來測試4He的含量，再通過推算或驗證得到氚量。國內有學者通過測試高純N2中的He含量，進而換算得出Ne中的He含量[4-6]，這種間接測氦的方法數據誤差較大，不能作為直接測量Ne中He含量的準確依據。……