[發明專利]一種基于累積釋放份額確定氚擴散系數的方法

有效

• 申請號: 202011620550.5
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112881239B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 謝鋒;王彧;曹建主;李川;魏利強;童節娟;董玉杰;張作義
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00;G01T1/16;G01T1/204
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;高凱

1.一種基于累積釋放份額確定氚擴散系數的方法，其特征在于，所述方法為：

S1、加熱球形多孔介質材料樣品，使其中擴散釋放的HT、T₂和CH₃T對應氧化為HTO、T₂O和CO₂，將HTO、T₂O滯留于蒸餾水樣液中；

S2、在某一時間段0-t_j內，其中t_j0，實驗測量開始的初始點設置為0時刻，將其分為多個時間段對應測量上述位于蒸餾水樣液中HTO、T₂O內氚的活度，將多個時間段累積釋放的氚數值相加即得到截止時間點t_j從待測樣品中累積釋放的氚活度數值A(t_j)[Bq]，與球形多孔介質材料樣品中氚的初始總含量A₀之比即為該時間點t_j上對應的累積氚釋放份額F(t_j)；

其中R為球形多孔介質材料樣品的半徑[m]，D為擴散系數[m²/s]，π為圓周率常數,A₀為球形多孔介質材料樣品中氚活度的初始總含量[Bq]，t_j為實驗中某一次活度測量對應的時刻[s]，A(t_j)為t_j時刻對應的從待測樣品中累積釋放的氚活度數值[Bq]，F(t_j)為t_j時刻從球形多孔介質材料樣品中氚的累積釋放份額；

S3、根據在某一溫度下實驗測量的一系列的時間點t_j及對應的累積氚釋放份額F(t_j)，即一組(t_j,F(t_j))數據，利用氚的累積釋放份額F(t_j)的公式擬合出此溫度下氚在此種球形多孔介質材料樣品中最佳的擴散系數D的數值；

S4、改變球形多孔介質材料加熱溫度并重復上述S1至S3過程，可得到一系列的溫度數值及在該溫度下對應的氚在球形多孔介質材料中擴散系數的測量數值，即一組(T,D)數據,再利用Arrhenius公式擬合得到擴散系數一般表達式在相應實驗溫度范圍內的關鍵參數：擴散頻率因子D₀[m²/s]和擴散激發能Q[J/mol]，也即確定了相應溫度范圍內氚在此種球形多孔介質材料中擴散系數的一般表達式；

其中R_g為理想氣體常數，值為8.314[J/(mol·K)]，T為溫度[K]；

上述通過由球形多孔介質材料樣品中確定的擴散系數表達式，即為所述球形多孔介質材料樣品中上述加熱溫度范圍的氚的擴散系數的一般表達式。

2.根據權利要求1所述的一種基于累積釋放份額確定氚擴散系數的方法，其特征在于，所述球形多孔介質材料樣品的加熱溫度為300-1400℃。

3.根據權利要求1所述的一種基于累積釋放份額確定氚擴散系數的方法，其特征在于，多孔介質材料樣品加熱中擴散出來的HT、T₂和CH₃T，通過加入固體催化氧化裝置氧化成HTO、T₂O和CO₂、HTO。