一种新型的氚污染表面去污材料
一种新型的氚污染表面去污材料
中图分类号：TL944 文献标识码：A0. 引言
氚（tritium），又名超重氢，是元素氢唯一的放射性同位素，也是最轻的放射性核素，存
在于所有含氢的物质中。氚主要有天然来源与人工来源。重水反应堆是最主要的产氚源；随着
聚变能的研究和开发，氚的人工产量将不断增加。除作为核燃料，用于军事目的和受控核聚变
反应外，氚还作为 β辐射源和示踪剂在工农业生产、生物医学、水文地质、科学研究等领域也
有广泛的应用。
氚的污染特性有以下 3个特点：
（1）与同位素交换快。凡是含氢的物质同它接触时全可发生同位素交换而很快受到污
染。氚的亲合力和吸附能力都很强，氚对不同材料的亲合力不同。
（2）很强的渗透能力。氚不但可以吸附在与它接触的材料上，而且能够渗透进入其中。
（3 “ ” “ ”） 转移性 ，即沾污的 再现性 。被严重污染的设备和工具，当擦洗干净后不久又会重
新沾污。
由于氚的扩散性、渗透性和吸附能力都很强，所以容易通过渗入、吸入和食入途径进入体
内。不论是重水堆核电站的稳定运行，氚污染设施的退役，含氚废物的处理处置，还是氚的应
用，都对氚的去污、防护提出更高的要求。
1. 研究背景
1.1 氚的 3个特征化学反应
氚的 3个特征化学反应为溶解反应，交换反应，辐照分解反应。
1.1.1 氚污染表面理想化模型
在自然环境中，氢的 3种同位素（不考虑形式，H，D，T）在自然界中共存，相互平衡。
同时假定氚污染待去污表面物体上覆盖有一系列单分子水蒸气层；最外层的水蒸气非常松散；
中间的水蒸气依次由松散到紧密排列。如图 1所示为氚污染表面理想化模型。
1.1.2 溶解反应
氢元素（不考虑形式，H2，D2，T2 和所有的混合物），在某种程度上可以溶解到任何物
质中，氢原子或氢分子、类氢原子、类氢双原子、体积更大的类氢分子以添隙的方式溶解（溶
解在被氚污染的金属材料晶型结构中，定位于被氚污染的材质内部结构的点阵间）。
若不考虑氚化合物参与反应，溶解反应都有 HTO（氚化水蒸汽）组分产生。
1.1.3 交换反应
氚的交换反应主要受同位素效应的影响，该交换反应能够以较快的速度发生。由于氚的放
射性衰变产生一定的能量，受此影响，使交换反应进一步加强。就氚而言，交换反应在几秒到
几小时达到平衡。
1.1.4 辐照分解反应
氚的辐照分解反应大多发生在被氚污染表面上方的空气和被氚污染的表面之间的界面上。
这些反应具体表现为：氚衰变能将被氚污染表面上方的氮和氧的化合物转变为一般的氮的氧化
物（NO，N2O，NO2）。而被氚污染表面简单的氧化物将转变为更复杂的氧化物（如硝酸
盐，亚硝酸盐，NO2S，NO3S），更大百分比的硝酸盐和亚硝酸盐吸收到和/或溶解于表面水
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一种新型的氚污染表面去污材料 中图分类号：TL944 文献标识码：A0. 引言 氚（tritium），又名超重氢，是元素氢唯一的放射性同位素，也是最轻的放射性核素，存在于所有含氢的物质中。氚主要有天然来源与人工来源。重水反应堆是最主要的产氚源；随着聚变能的研究和开发，氚的人工产量将不断增加。除作为核燃料，用于军事目的和受控核聚变反应外，氚还作为β辐射源和示踪剂在工农业生产、生物医学、水文地质、科学研究等领域也有广泛的应用。 氚的污染特性有以下3个特点： （1）与同位素交换快。凡是含氢的物质同它接触时全可发生同位素交换而很快受到污染。氚的亲合力和吸附能力都很强，氚对不同材料的亲合力不同。...
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作者：闻远设计
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