支撑钯银合金渗氢膜的聚变燃料纯化
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支撑钯银合金渗氢膜的聚变燃料纯化

时间:2019-10-31 作者:shining 分享到:

钯合金膜扩散法,因所用合金膜对氢同位素具有良好的选择渗透性能、氘残留最小、简便且易于连续运行,被认为是一种非常有发展前途的聚变燃料纯化方法。

钯银制膜是以直径100mm的镀铂钛板作阳极,直径50mm的多孔316不锈钢滤片为阴极,多孔316不锈钢镀件经除油、硬脂酸锌封孔、机械抛光再除油后,室温下于1:1盐酸中浸蚀活化半分钟,在盐酸-氯化镍溶液中以每平分厘米60毫安电流密度下活化一预镀镍五分钟。预镀后迅速用去离子水将镀件洗清干净,带电入槽施镀钯银合金10分钟。电镀过程中每隔2分钟将镀件取出,用平均粒度为1微米的氧化铝进行镀层表面抛光。电镀结束后要彻底清除封孔材料。然后再施镀钯银合金6分钟。用高纯Ar作保护气,在600-900度温度范围内对有支撑钯银膜进行热处理,时间为两小时。

高温下钯和银可以形成无限共溶体,在全组成范围内钯银的晶格都属于面心立方晶系,由电镀制得的有支撑钯银膜无论是组成还是高温运行时的金相稳定性都不能满足钯银合金选择渗氢膜的要求。在一定条件下为解决这种问题可以对这种膜进行热处理;将支撑钯银膜在600度退火两小时,热处理使钯银合金晶粒长大,镀层由原来不稳定的变形晶格转化成稳定的面心立方结构,同时也消去了镀层中存在的应力。

钯银合金膜对氢同位素气体的纯化效能与其中的杂质种类和含量有关。聚变-裂变混合堆每一燃料循环的燃耗深度只有5%-15%,说明等离子室排放废气中的杂质问题上限为15%左右。氢同位素在钯银合金膜中的渗透机制为原子扩散,其它气体则是分子扩散。