Zr9Ni11与ZrV0.4Fe1.6合金抗毒化研究
氚在核能领域有着广泛的应用，但其作为放射性氢同位素，在使用过程中必须严格控制。然而，实际操作中难免产生含氚废气，不能直接排放，需要进行除氚处理。将储氢合金用于含氚废气处理具有明显的优势，如装置简单、成本低廉、清洁环保等，但也存在一些问题，主要是合金易被杂质气体毒化，导致其吸氢性能丧失或者下降。为了将储氢合金用于除氚处理，必须选择抗毒性能好的合金。Zr基合金吸放氢性能出色，可以作为除氚的备选材料，但是关于其抗毒化性能的研究却没有系统的展开，所以本论文选择Zr基合金中重要的两种合金Zr9Ni1与ZrV0.4Fe1.6为对象，针对合金除氚的技术要求，测试它们在不同温度和初始压力下的吸氢性能，考察了CO、CO2、O2等杂质气体对Zr9Ni11与ZrV0.4Fe1.6合金的毒化特性，并且通过循环热处理的方法，初步的提升了Zr9Ni11合金的抗毒化性能。论文中，不同气氛中合金吸放氢性能的测试采用定容变压法进行，中毒实验采用气体掺杂法和暴露法进行，并且使用XRD、SEM、TEM等分析技术对合金样品的相结构和微观表面形貌进行了系统的表征与分析。实验结果如下: (1)在室温下，Zr9Ni1合金吸氢容量为0.00423mol/g，ZrV0.4Fe1.6合金吸氢容量为0.00367mol/g，Zr9Ni11合金吸氢容量优于ZrV0.4Fe1.6合金，同时其吸氢速率也比ZrV0.4Fe1.6快; (2)Zr9Ni11合金受温度影响较ZrV0.4Fe1.6小，虽然两者吸氢性能都随温度的升高而降低，但ZrV0.4Fe1.6衰减的更快，因此将ZrV0.4Fe1.6用于除氚应该在较低温度下进行; (3)降低初始氢气压力能够导致两种合金吸氢的动力学性能下降，在初始压力相同时，Zr9Ni11合金吸氢速率比ZrV0.4Fe1.6快; (4)CO对两种合金的毒化能力较强，ZrV0.4Fe1.6合金抗CO毒化性能优于Zr9Ni11，两种合金在活化过程中，相结构由最初的Zr9Ni11与ZrV0.4Fe1.6相转变为以混晶和过渡态为主的相结构，CO中毒后，Zr9Ni11转变为Zr7Ni10，ZrV0.4Fe1.6合金恢复到吸氢前的ZrV0.4Fe1.6相态; (5)CO2对两种合金的毒化能力较弱，Zr9Ni11合金抗CO2毒化性能优于ZrV0.4Fe1.6; (6)O2对两种合金的毒化能力很强，需要进一步研究; (7)通过循环热处理方法，Zr9Ni11合金抗CO毒化能力初步得到提升; 在论文实验工作中，获得了Zr9Ni11与ZrV0.4Fe1.6合金的活化操作程序和温度压力等工作条件，并且初步的明确了Zr9Ni11与ZrV0.4Fe1.6合金抗CO、CO2、O2等杂质气体毒化的能力，为将Zr基合金用于工况条件下除氚打下了一定的技术基础。
含氚废气;锆基合金;吸氢性能;抗毒化性能
中国工程物理研究院
硕士
核燃料循环与材料
毛本将
2012
中文
X701.7
71
2016-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）