氚在不锈钢中体扩散行为.pdf

　第 22 卷第 3 期 核 　化 　学 　与 　放 　射 　化 　学 Vol. 22 ,No. 3 　2000 年 8 月 Journal 　of 　Nuclear 　and 　Radiochemistry Aug. , 2000 文章编号 (2000) 氚在不锈钢中的体扩散行为 陈长安 ,武　胜 ,倪然夫 ,柏朝茂 ( 中国工程物理研究院, 四川 绵阳　621900) 摘要 :采用酸液蚀刻法和液体闪烁计数法测量了在 673 K 和 1 013 K 下分别充氚 8 h 、室温空气中 时效 1～3 a 后 ,316L 型和 22135 型不锈钢圆柱样品中氚浓度的分布。运用扩散方程的有限差分 数值解法 ,计算了样品中氚和氦3 的体浓度分布 ,结果与实验结果符合较好。研究结果表明 ,室温 时效期间 ,氚在不锈钢中的扩散缓慢 ,主要通过衰变成氦3 后发生浓度变化 ; 由于氧化层的影响, 表面附近的氚只是部分逸出 ;样品中存在“固溶”和“非固溶”两种形式的氚 ,前者所占份额较小 ,蚀 刻时进入溶液 ,后者所占份额较大 ,为缺陷俘获 , 以分子或多个原子簇的形式存在,蚀刻时以气体 形式释放。 关 　键 　词 : 氚 ; 不锈钢 ; 扩散 ; 有限差分 ; 液体闪烁计数法 中图分类号: O64711 　　文献标识码 : A 在不锈钢的氢脆研究中 ,常将其加工成一定几何形状 ,置于氢同位素氛围中充气 ,然后再 进行实验。这就需要定量了解样品中氢同位素的浓度及其分布。Hirabayashi 等[1 ,2 ] 通过酸液 蚀刻样品、然后分别用液体闪烁计数器和正比计数器测量蚀刻液及释放气体中氚的浓度 ,得出 微量氚在不锈钢及玻璃表面的分布及形态。但他们的实验未作较深入的体分布测量。本文以 Hirabayashi 的方法为基础 ,先将不锈钢圆柱样品分别经高温 673 K 和 1 013 K 充氚 8 h ,室温 空气中时效 1～3 a ,然后采用蚀刻不同深度的新鲜表面的方法 ,并结合扩散方程对该不锈钢样 品中氚及衰变产物氦3 的浓度进行计算 , 以期得出样品中不同形态氚的体浓度分布,并探讨 氚在不锈钢中的某些扩散行为。 1 　实验部分 11 　实验材料和仪器 ( ) 111 　实验材料 　共测试 3 个充氚不锈钢样品 圆片直径为8 mm ,厚度为 5 mm 。充氚实验 条件列入表 1 。 　　收稿日期 :; 　修订日期 ( ) 　　基金项目 : 中国工程物理研究院科学基金资助项目 990337 ( ) 　　作者简介 :陈长安 1969 - ,男 , 四川开县人,工程师 ,特种材料专业 第 3 期 　　　　　　　　　　　　　陈长安等 :氚在不锈钢中的体扩散行为 145 表 1 　样品充氚、时效经历 Table 1 　Loading and aging procedures for tritium samples ( ) No. 型号 types P/ MPa T/ K t/ h t ′/ d 1 316L 0074 673 8 690 2 316L 0074 1 013