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摘要
氢原子及其同位素半径很小，具有很强的渗透性，一旦渗透到反应堆结构部件材料中，会对材料造成不同程度的破坏，这将造成严重的经济损失，甚至引起严重的反应堆安全事故及对环境造成放射性污染。解决办法是在氢及其同位素渗透路径上设置渗透屏障，在相关结构部件表面制备阻氢/氘/氚涂层。然而，根据其使用目的和服役环境，对阻氢/氘/氚涂层的综合性能提出了较高的要求，需具备高的渗透率降低因子（Permeation Reduction Factor，PRF）、具有自修复能力、抗热冲击性好、具备低活化特性与较好的抗辐照性能，且与液态冷却剂相容性好。此外，涂层制备工艺还应适应于反应堆复杂结构部件及工程化应用的特点。研究表明，氧化物及其复合涂层具有熔点高、化学性质稳定、制备工艺相对简单及阻氢性能良好等优点，成为阻氢/氘/氚涂层研究的热点，尤其是α- Al_(2)O_(3)涂层。热浸铝工艺（HDA）、包埋渗铝工艺（PC）和电化学沉积工艺（ECA）等制备α- Al_(2)O_(3)及其复合涂层已有工业化推广应用的实例，这三种方法将具有较强的规模推广可行性。氢同位素在涂层中的渗透机理研究主要围绕过程中的两个关键限制步展开：表面吸附以及晶内扩散。材料表面对氢同位素的吸附机理体现在渗透压力指数n（表示渗透速率依赖于压力的n次方），氢对金属渗透压力指数n为0.5，氢被金属吸附后溶解为原子，然后氢原子在金属晶格中扩散迁移。对于陶瓷发现n=1，认为氢以分子态被吸附，并在陶瓷中以分子形式扩散。另外，在模拟辐照条件下，Ti~(+)阳离子在辐照过的Al_(2)O_(3)中扩散系数变大，辐照导致Al_(2)O_(3)的氢同位素渗透阻挡性能快速下降。 本论文简要介绍了阻氢/氘/氚涂层材料体系选择和制备工艺探索、涂层氢同位素渗透实验研究、以及氢同位素渗透机理及其辐照效应等方面的研究进展，指出了反应堆结构部件表面阻氢/氘/氚涂层研究发展方向。
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