连旭东，占 勤，丁卫东，杨丽玲

中国原子能科学研究院 反应堆工程技术研究所，北京 102413

聚变堆为实现氚自持，需要对托卡马克尾气及增殖剂包层吹扫气中的氢同位素气体进行纯化回收。目前，对氢同位素进行纯化的方法包括低温分离、聚合物膜扩散、金属氢化物分离、变压吸附、钯膜扩散等。其中，钯膜因其氢同位素气体的选择渗透性而具备其他方法难以比拟的纯化效果。研究表明，经钯膜分离得到的氢同位素气体纯度可达99.999 9%[1]。此外，钯合金低的氚滞留量、可以连续运行等优点使得在目前的聚变堆氘氚燃料内外循环设计中，均选择了钯合金膜扩散器用于氢同位素气体分离纯化[2-4]。纯钯膜会在透氢过程中反复形成α相与β相的转变，相变过程伴随有钯晶格的膨胀和收缩并产生应力，因此很容易造成薄膜变形、硬化和开裂等失效行为。研究发现，通过在Pd中添加Ag和Y可以有效抑制钯氢体系中β相的生成，从而增强膜的使用稳定性[5]。相较于PdAg扩散器，PdY扩散器因其更好的透氢性能[6]，得到了广泛的研究，并有望代替PdAg扩散器应用到最终的聚变堆氘氚燃料循环工艺中。因为氚的安全防护要求，任何氚处理设备，均希望其能负压条件下工作；另外，对于流气式结构Pd合金扩散器，其尾气端氢压大大降低，因此有必要研究低氢压下PdY合金膜氢渗透规律。本工作主要以直管式PdY扩散器为实验对象，通过实验研究PdY合金膜在低氢压下的透氢规律，测定其在不同温度下的渗透系数，计算渗透活化能，为设计符合未来聚变堆功能要求的PdY纯化组件提供依据。……