Eine Forschungsgruppe unter der Leitung von Prof. Wang Haixia vom Hefei Institute of Physical Science der Chinesischen Akademie der Wissenschaften hat das Tritium-Freisetzungsverhalten eines mit Fusionsneutronen bestrahlten Lithiumtitanat-Brutreaktors (Li2TiO3) entdeckt, was zur Optimierung des Feststoff-Blanket-Designs in Fusionsreaktoren beiträgt.
Die Ergebnisse wurden veröffentlicht in Nukleare Materialien und Energie Und Internationale Zeitschrift für Wasserstoffenergie.
Das Brut- und Freisetzungsverhalten von Festkörperbrütern ist für die Konstruktion von Festkörperdecken in Fusionsreaktoren von entscheidender Bedeutung. Die meisten Brutreaktorbestrahlungsstudien verwenden jedoch Spaltneutronen, Ionenquellen oder Gammaquellen, sodass es noch Wissenslücken hinsichtlich der 14-MeV-Fusionsneutronenbestrahlung gibt. Daher wurden Experimente mit Li2TiO3 unter Verwendung einer Fusionsneutronenquelle durchgeführt, um den Einfluss hochenergetischer Neutronen auf die Tritiumproduktion und -freisetzung in Festkörperbrütern zu untersuchen.
In dieser Studie wurde ein spezielles Tritiumfreisetzungssystem entwickelt, um Tritium nach der Fusionsneutronenbestrahlung zu messen und zu sammeln. Dieses System mit nahezu 100 % Sammeleffizienz umfasst Tritiumsammelblasen, automatische Austauschtechnologie und katalytische Oxidation. Durch Minimierung des Tritiumverlusts und Überwachung der Freisetzung von tritiiertem Wasser (HTO) und Tritiumgas ermöglicht das System die Untersuchung des Tritiumfreisetzungsverhaltens unter verschiedenen Bedingungen wie Temperatur, Feuchtigkeit und Heizraten.
Experimentelle Ergebnisse zeigten, dass bei Raumtemperatur eine begrenzte, aber sichtbare Menge Tritium aus Li2TiO3-Proben freigesetzt wurde, die mit Fusionsneutronen bestrahlt wurden, was auf ein selbstheilendes Verhalten von Defekten hindeutet. Mit steigender Temperatur der Proben zeigte Li2TiO3 einen Tritiumfreisetzungspeak, wobei überwiegend HTO freigesetzt wurde.
Darüber hinaus hatten Faktoren wie die Feuchtigkeit im Spülgas, unterschiedliche Tritiummessverfahren und Heizraten einen erheblichen Einfluss auf das Tritiumfreisetzungsverhalten.
„Unsere Ergebnisse liefern neue Erkenntnisse zum Verständnis des Einflusses der Fusionsneutronenbestrahlung auf den Tritiumfreisetzungsmechanismus“, sagte Prof. Wang Haixia.
Mehr Informationen:
Haixia Wang et al., Entwicklung eines Tritium-Freisetzungssystems für keramische Tritium-Brutkiesel, die von einem hochintensiven DT-Fusionsneutronengenerator am INEST bestrahlt werden, Nukleare Materialien und Energie (2024). DOI: 10.1016/j.nme.2024.101653
Wenhao Wu et al., Experimentelle Studie zum Tritiumfreisetzungsverhalten eines mit 14 MeV Fusionsneutronen bestrahlten Li2TiO3-Keramikbrüter, Internationale Zeitschrift für Wasserstoffenergie (2024). DOI: 10.1016/j.ijhydene.2024.04.256