球形压力容器钢壁中氚和氦－3的浓度变化规律研究

摘要

随着时间延长，贮存在压力容器中的氚含量不断减少，减少量的一部分衰变产生氦－3，另一部分扩散到容器壁中．扩散到容器壁中的氚又一部分衰变产生氦－3，另一部分在壁中继续扩散直至渗透到容器外．在容器壁中的氚和氦－3会引起材料力学性能变化，从而导致容器承载能力改变．同时考虑容器内部和容器壁中氚的衰变和扩散，建立求解贮氚容器壁中氚和氦－3浓度的解析理论模型，导出了氚和氦－3浓度的理论公式．通过解析计算给出了器壁中氚和氦－3浓度的时空变化曲线和规律，提出了氦－3浓度的2倍定律，即处于开放空间的贮氚球形高压容器，器壁中氦－3的浓度呈内高外低的分布，时间越长，浓度沿径向的梯度越大，在时间足够长时，各处浓度逼近时间无限长时的最终值，也就是最大值，内表面处的最大值是该处氚初始时刻浓度的2倍．