微波-燃烧合成复合陶瓷氚增殖材料的研究开题报告

全文总字数：3771字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着人类社会的快速发展，世界能源消耗将持续增长，能源危机与环境危机已成为亟待解决的全球性课题，安全、清洁、可持续的核聚变能作为解决能源危机的终极途径备受瞩目。其中Ｄ-Ｔ聚变难度最低，是最适合核聚变发电中使用的聚变反应。而氚一般通过核反应增殖才能够得到，利用中子轰击自然界中储量丰富的锂核被认为是较为可行的氚增殖方式，因此，氚增殖剂就是在聚变中子作用下产生氚的含锂材料。

在聚变堆设计中，氚增殖功能被整合在增殖包层里，整合的氚增殖包层起着辐射屏蔽、能量转换、燃料氚增殖的作用。增殖包层是聚变能走向应用的核心技术载体，也是聚变能实现应用的目标功能载体，氚增殖剂作为其中最重要的功能材料，是包层设计的基础，不仅能补给聚变堆芯聚变反应所需的氚，而且可将聚变中子能量转换为可利用的能量。

目前国内外常见的氚增殖剂分为液态和固态两种。液态氚增殖剂主要为液态锂及液态锂合金，如li₁₇pb₈₃、li₂bef₂、li₂₅sn₇₅等。固态氚增殖剂主要集中在锂基陶瓷，主要包括li₂o、γ-lialo₂、lizro₃、li₂tio₃、li₄sio₄，液态锂及锂合金氚增殖比大、热导性好、氚回收便利，既可作增殖剂还可作冷却剂，包层设计简单，但是易腐蚀结构材料、易泄漏、存在磁流体动力学效应。而以锂的氧化物为基础的固态氚增殖剂最大的优点在于化学稳定性、安全性及无磁流体效应。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

微波产生原理、传输过程和加热机制：

掌握微波产生的基本原理，波导管传输微波的过程和加热机制，熟悉微波-溶液燃烧合成装置的工作原理和主要控制参数。计算不同微波加热功率下，前驱体溶液的升温速率和蒸发速率。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容和研究背景，熟悉研究所需的理论计算方法和实验设备，了解实验工艺流程。确定方案，完成开题报告。

第4－8周：掌握微波-溶液燃烧合成过程，明确陶瓷增殖材料的结构和性能，弄清复合陶瓷前驱体溶液在微波作用下的变化规律。

第9－12周：优化复合陶瓷设计，研究微波作用下复合陶瓷的结晶过程。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]郝嘉琨.聚变堆材料[m]. 北京：化学工业出版社, 2007.

[2]赵林杰, 肖成建, 陈晓军, 等. 固态氚增殖剂研究进展[j]. 核化学与放射化学, 2015, 37(3): 129-142.

[3]肖成建, 陈晓军, 康春梅, 等. 锂陶瓷氚增殖剂的中子辐照性能与产氚行为[j]. 化学进展, 2011, 23(9): 1906-1914.