氚管理

氚（三重氢）是氢的同位素，是具有 1 个质子和 2 个中子的放射性核种。作为 DT 核聚变的燃料不可缺少，其安全管理是核聚变反应堆实用化的关键。

基本特性

氚的半衰期为 12.3 年，发生贝塔衰变，转换为氦 3。释放的贝塔线的最大能量为 18.6 keV，平均 5.7 keV 极低，在空气中的射程约 6 mm，在皮肤中为数微米。因此外部被曝实质上可以忽略，内部被曝是主要担忧。

比放射能约为 360 TBq/g，1 克相当于约 9,600 居里。年约 5.5% 衰变，因此长期贮藏需要考虑衰减的燃料管理。

化学上与通常的氢同样行为，在有水分存在下容易形成氚水（HTO）。HTO 具有高生物亲和性，通过吸入和经皮吸收容易进入体内。

氚的内部被曝根据化学形态大不相同。分子态氚（HT）几乎不被吸收，但 HTO 与体水分完全混合，生物半衰期约 10 天排出。有机结合氚（OBT）在体内滞留时间更长。

ICRP 规定的成人 HTO 吸入・经口摄取的剂量系数是 1.8 x 10^-11 Sv/Bq。通过监测尿中氚浓度推定体内量，进行被曝管理。

氚设施以多重屏障封闭为基本。第一屏障是直接处理设备的配管的容器，第二屏障是手套箱或双重管结构，第三屏障是建筑。各屏障独立功能，单一故障不导致环境释放的设计。

设施内根据氚浓度分区，从高污染区域向低污染区域设置阶段性负压的级联换气，防止污染空气逆流。

手套箱在不活性气体气氛下运行，将氧・水分浓度维持在 10 ppm 以下，抑制氚水生成和爆炸风险。氢的燃烧范围是 4〜75%，最小着火能量约 0.02 mJ 极小，因此需要严格的气氛管理。

泄漏氚的去除使用催化氧化-水分吸附方式为标准。用铂族催化剂将 HT 转换为 HTO，用分子筛捕集。去除效率达到 99.9% 以上。

氢同位体的分离使用 20〜25 K 的低温蒸馏，利用沸点差分离 H2、D2、T2。钯膜透过法也用于基于氢选择透过性的精制。

贮藏使用 ZrCo 合金等金属氢化物，通过加热释放、冷却吸收的可逆运用。

ITER 将厂内库存限制在 4 kg 以下，厂界年度剂量目标为 10 μSv 以下。通过由贮藏・供给系、排气处理系、同位体分离系、水蒸馏系、气氛除染系构成的氚设施，实现燃料循环利用。

DEMO 必须实现氚自给自足，包层氚增殖比（TBR）1.1 以上是目标。从锂增殖材抽取氚的技术、对应连续运行的大规模处理系统开发是课题。

职业被曝限度是 50 mSv/年（5 年平均 20 mSv/年），公众被曝限度是 1 mSv/年。作业环境的空气中浓度限度 HTO 约为 10^6 Bq/m³ 数量级。

核聚变设施具有没有连锁反应和被动安全性高的特点，各国正在推进不同于传统核裂变反应堆的法规框架整备。