全尺寸双薄壁同心管状ZrCo床与DU床的吸放氢性能研究

摘要

金属氢化物床是国际热核实验反应堆(ITER)中大规模氢同位素贮存和供给系统的重要组件.本文瞄准ITER对金属氢化物床在贮存容量和放气速率方面所设立的技术指标,采用了一种双薄壁同心管状床体结构,建造了全尺寸的锆钴(ZrCo)合金床和贫铀(DU)床,并对二者的吸/放气性能、热结构稳定性及实验条件对ZrCo床吸放氢性能的影响进行了系统的实验研究.实验表明,所建造的ZrCo床和DU床都能在较快的吸氢速率下达到贮氢容量17.5mol的技术指标.增加缓冲罐和涡旋泵的使用不仅可以促进ZrCo床的放氢过程,还能降低ZrCo的歧化程度.相比于ZrCo床,DU床表现出了更加优良的放氢性能,其在20Pa.m3/s的平均放气速率下可在30min内放出16.4mol(93.7％贮氢容量)的氢气.此外,DU床还表现出了优异的吸/放氢循环性能,经过10次循环其吸/放氢量和吸/放氢速率基本没有出现衰减的迹象.研究结果显示,双薄壁同心管状DU床可作为一种较好的备选床用于氢同位素的快速贮存与供给.