En forskargrupp ledd av prof. Wang Haixia från Hefei Institutes of Physical Science vid den kinesiska vetenskapsakademin har avslöjat tritiumfrigöringsbeteendet hos litiumtitanat (Li₂ TiO₃ ) uppfödare bestrålad med fusionsneutroner, vilket bidrar till optimeringen av den solida filtdesignen i fusionsreaktorer.

Resultaten publicerades i Nuclear Materials and Energy och International Journal of Hydrogen Energy .

Tritiumförädlings- och frisättningsbeteendet hos solida uppfödare är avgörande för utformningen av solida filtar i fusionsreaktorer. Emellertid använder de flesta uppfödarbestrålningsstudier fissionsneutroner, jonkällor eller gammakällor, vilket lämnar en lucka i kunskapen om 14 MeV fusionsneutronbestrålning. Därför utfördes experiment på Li₂ TiO₃ använda en fusionsneutronkälla för att undersöka inverkan av högenergineutroner på tritiumproduktion och frisättningsprestanda hos fasta uppfödare.

I denna studie utvecklades ett specialiserat tritiumfrisättningssystem för att mäta och samla in tritium efter fusionsneutronbestrålning. Detta system, med nästan 100 % uppsamlingseffektivitet, innehåller tritiumuppsamlingsbubblare, automatisk ersättningsteknik och katalytisk oxidation. Genom att minimera tritiumförlusten och övervaka utsläppet av tritiumvatten (HTO) och tritiumgas, tillåter systemet undersökning av tritiumfrisättningsbeteende under olika förhållanden som temperatur, fuktighet och uppvärmningshastigheter.

Experimentella resultat visade att vid rumstemperatur frigjordes en begränsad men synlig mängd tritium från Li₂ TiO₃ prover bestrålade med fusionsneutroner, vilket indikerar ett självläkande beteende hos defekter. När temperaturen på proverna ökade, Li₂ TiO₃ visade en tritiumfrisättningstopp, huvudsakligen frisättning av HTO.

Dessutom påverkade faktorer som luftfuktighet i svepgasen, olika tritiummätningsmetoder och uppvärmningshastigheter avsevärt tritiumfrigöringsbeteendet.

"Våra resultat ger nya insikter för att förstå inverkan av fusionsneutronbestrålning på tritiumfrisättningsmekanismen", säger professor Wang Haixia.