Development of Selective Hydrogen Pumping Method Using Lithium Films

锂膜选择性抽氢方法的发展

• 批准号: 07558177
• 负责人: SUGAI Hideo
• 金额: $ 7.04万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 1997
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07558177/
• 关键词: lithium; low-Zmaterial coating; hydrogen recycling; wall pumping; hydrogen desorption; tritium; lithium hydride; lithium hydroxide; プラズマ・壁相互作用

Development of a new pumping system where hydrogen isotope fuel (especially tritium) is separately exhausted from helium ash to reuse it has been desired. The present study is aimed at developing an original technique for selective hydrogen pumping with use of lithium panel. The results obtained here are summarized as follows.1. Below the melting point (179ﾟC), lithium does not react with hydrogen molecule but strongly does with hydrogen atom and hydrogen ion to form lithium hydride. This hydrogen absorption takes place at rate of single hydrogen atom per single lithium atom, so that the total amount of hydrogen pumping is proportional to a surface area times thickness of lithium layr, owing to high-speed hydrogen diffusion in bulk lithium.2. Baking of lithium hydride above 400ﾟC leads to decomposition into hydrogen molecule and lithium atom.3. These two properties listed above enable us to construct a hydrogen selective pumping system. Namely, weakly ionized hydrogen discharges or hot-filament induced hydrogen dissociation in pumping ports give rise to selective hydrogen uptake into lithium panel. After saturation of lithium panel with hydrogen, heating the panel up to 400ﾟC induces hydrogen molecule desorption which is exhaused by a conventional pump, recovering the lithium panel to the initial state.4. Special care should be payd to keep lithium surface clean since it easily react with such residual gases as H_2O,O_2 and CO,to form lithium compounds.5. Base materials where lithium films are deposited are preferably metal rather than graphite which chemically reacts with lithium.

人们期望开发一种新的泵送系统，其中氢同位素燃料（特别是氚）从氦灰中单独排出以再利用它。本研究旨在发展一种新颖的利用锂电池板进行选择性抽氢的技术。本文的主要研究结果如下：1.在熔点（179 ℃）以下，锂不与氢分子反应，但与氢原子和氢离子强烈反应，形成氢化锂。这种氢吸收以单个氢原子/单个锂原子的速率发生，使得氢泵送的总量与表面积乘以锂层的厚度成比例，这是由于氢在本体锂中的高速扩散。氢化锂在400 ° C以上烘烤会分解为氢分子和锂原子。3.以上所列的这两个性质使我们能够构建一个氢选择性泵送系统。也就是说，弱电离氢放电或热灯丝诱导的氢解离在泵端口引起的选择性氢吸收到锂电池板。在锂电池板被氢饱和后，将电池板加热到400摄氏度，引起氢分子解吸，这被传统的泵所利用，使锂电池板恢复到初始状态。由于锂易与H_2O、O_2、CO等残余气体反应生成锂化合物，应特别注意保持锂表面清洁.沉积锂膜的基底材料优选为金属，而不是与锂发生化学反应的石墨。

项目成果

豊田浩孝 他2名: "Laboratory Experiments on Hydrogen and Impurity Behaviors in Lithium-Deposited Environment" Abstracts of 12th Int.Cof.on Plasma Surface Interactions in Controlled Fusion Devices. (20-24May)(St.Raphael). 75-76 (1996)

Hirotaka Toyoda 和其他 2 人：“锂沉积环境中氢和杂质行为的实验室实验”第 12 届受控聚变装置中等离子体表面相互作用国际会议摘要（5 月 20 日至 24 日）（St.Raphael）。 (1996)

菅井秀郎 他2名: "Laboratory Studies on Lithium Conditioning Effects" Abstracts of Int.Workshop on Lithium Effects in Plasmas. (17-18Oct.)(Princeton). 25-26 (1996)

Hideo Sugai 和其他 2 人：“锂调节效应的实验室研究”国际锂效应研讨会摘要（10 月 17-18 日）（普林斯顿）25-26（1996 年）。

H.Sugai, M.Watanabe and H.Sugai: "Laboratory Studies on Lithium Conditioning Effects" Abstracts of Int.Workshop on Lithium Effects in Plasmas (Oct.1997, Princeton). 25-26

H.Sugai、M.Watanabe 和 H.Sugai：“Lithium Conditioning Effects 实验室研究”等离子体锂效应国际研讨会摘要（1997 年 10 月，普林斯顿）。

豊田浩孝 他7名: "リチウムによる第一壁コンディショニングの基礎実験" 核融合エネルギー連合講演会(1995年12月、京都)予稿集. 329 (1995)

Hirotaka Toyoda 和其他 7 人：“使用锂进行首次墙壁调节的基本实验”聚变能源联盟讲座记录（1995 年 12 月，京都）329（1995 年）。

渡邊正博 他3名: "Laboratory Experiments on Lithium Chemistry and its Application to Effective Wall Conditioning" 第13回プラズマ表面相互作用国際会議(サンジェゴ,1998年5月). (発表予定).

Masahiro Watanabe 和其他 3 人：“锂化学及其在有效壁调节中的应用的实验室实验”第 13 届国际等离子体表面相互作用会议（圣杰戈，1998 年 5 月）（已安排演示）。