Исследование процесса накопления дейтерия в сплаве CuCrZr методом термодесорбционной спектроскопии
Аннотация
В настоящее время главным мировым термоядерным проектом является ИТЭР. Данный реактор должен функционировать в условиях повышенных тепловых и энергетических нагрузок. В связи с этим анализ поведения конструкционных материалов в ходе работы реактора является важной теоретической и экспериментальной задачей.
В процессе работы ИТЭР важным фактором, влияющим на оборот топлива, считается захват изотопов водорода (в особенности радиоактивного трития) в конструкционные материалы реактора, действующий как на радиационную обстановку, так и на параметры плазмы в целом.
Выполнено исследование насыщенных в дейтерии при различных температурах образцов отожженного сплава CuCrZr с помощью метода термодесорбционной спектроскопии (ТДС) при различных температурах насыщения: 350, 400, 450, 500 oC. Насыщение производилось при давлении 5 атм. в течение 25 ч. Исследование захвата дейтерия проходило на стенде ТДС, расположенном в НИЦ «Курчатовский институт». Нагрев в ходе термодесорбционной спектроскопии осуществлялся до температуры 977 oC со скоростью 0,5 К/с.
Сделан анализ влияния легирующих добавок в сплаве CuCrZr. Показано, что в полученных спектрах термодесорбции имеются сдвиг пика выхода дейтерия в область более высоких температур и увеличенный захват дейтерия при росте температуры насыщения образцов в газообразном дейтерии.
Литература
2. International Thermonuclear Experimental Reactor [Электрон. ресурс] www.iter.org/ (дата обращения 12.06.2021).
3. Hurley C. e. a. Numerical Modeling of Thermal Desorption Mass Spectroscopy (TDS) for the Study of Hydrogen Diffusion and Trapping Interactions in Metals // Intern. J. Hydrogen Energy. 2015. V. 40. Iss. 8. Pp. 3402—3414.
4. Castro F.J., Meyer G. Thermal Desorption Spectroscopy (TDS) Method for Hydrogen Desorption Characterization (I): Theoretical Aspects // J. Alloys and Compounds. 2002. V. 330—332. Pp. 59—63.
5. Таболина Н.В. Исследование характера взаимодействия атомов с подложкой и друг с другом // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ». Серия «Физика твердого тела и электроника». 2004. № 1. С. 19—28.
6. Бекман И.Н. Математика диффузии. М.: Изд-во «ОнтоПринт», 2016.
7. Русинов А.А. и др. Стенд для термодесорбционных измерений // Приборы и техника эксперимента. 2009. Т. 52. № 6. C. 116—121.
8. Liu H.D. e. a. The Major Trap Sites of Deuterium in CuCrZr Alloy // Nuclear Materials and Energy. 2020. V. 23. P. 100755.
9. Зибров М.С. и др. О возможности определения энергии связи водорода с дефектами по термодесорбционным измерениям с различными скоростями нагрева // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез». 2015. № 1. С. 32—41.
10. Thi Nguyen L.A. e. a. Desorption Dynamics of Deuterium in CuCrZr Alloy // J. Nuclear Materials. 2017. V. 496. Pp. 117—123.
---
Для цитирования: Бобырь Н.П., Дугин. Д.С., Медников А.А. Исследование процесса накопления дейтерия в сплаве CuCrZr методом термодесорбционной спектроскопии // Вестник МЭИ. 2021. № 6. С. 31—36. DOI: 10.24160/1993-6982-2021-6-31-36
---
Работа выполнена при поддержке: Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (приказ № 1953 от 29.09.2020)
#
1. Pajuste E. e. a. Tritium Retention in Plasma Facing Materials of JET ITER-Like-Wall Retrieved from the Vacuum Vessel in 2012 (ILW1), 2014 (ILW2) and 2016 (ILW3). Nuclear Materials and Energy. 2021;27:101001.
2. International Thermonuclear Experimental Reactor [Elektron. Resurs] www.iter.org/ (Data Obrashcheniya 12.06.2021).
3. Hurley C. e. a. Numerical Modeling of Thermal Desorption Mass Spectroscopy (TDS) for the Study of Hydrogen Diffusion and Trapping Interactions in Metals. Intern. J. Hydrogen Energy. 2015;40;8:3402—3414.
4. Castro F.J., Meyer G. Thermal Desorption Spectroscopy (TDS) Method for Hydrogen Desorption Characterization (I): Theoretical Aspects. J. Alloys and Compounds. 2002;330—332:59—63.
5. Tabolina N.V. Issledovanie Kharaktera Vzaimodeystviya Atomov s Podlozhkoy i Drug s Drugom. Izvestiya SPbGETU «LETI». Seriya «Fizika Tverdogo Tela i Elektronika». 2004;1:19—28. (in Russian).
6. Bekman I.N. Matematika Diffuzii. M.: Izd-vo «OntoPrint», 2016. (in Russian).
7. Rusinov A.A. i dr. Stend dlya Termodesorbtsionnykh Izmereniy. Pribory i Tekhnika Eksperimenta. 2009;52;6:116—121. (in Russian).
8. Liu H.D. e. a. The Major Trap Sites of Deuterium in CuCrZr Alloy. Nuclear Materials and Energy. 2020;23:100755.
9. Zibrov M.S. i dr. O Vozmozhnosti Opredeleniya Energii Svyazi Vodoroda s Defektami po Termodesorbtsionnym Izmereniyam s Razlichnymi Skorostyami Nagreva. Voprosy Atomnoy Nauki i Tekhniki. Seriya «Termoyadernyy Sintez». 2015;1:32—41. (in Russian).
10. Thi Nguyen L.A. e. a. Desorption Dynamics of Deuterium in CuCrZr Alloy. J. Nuclear Materials. 2017;496:117—123.
---
For citation: Bobyr' N.P., Dugin D.S., Mednikov A.A. Studying the Deuterium Accumulation Process in CuCrZr Alloy Using the Thermal Desorption Spectroscopy Method. Bulletin of MPEI. 2021;6:31—36. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2021-6-31-36
---
The work is executed at support: National Research Center «Kurchatov Institute» (Order No. 1953 of 29.09.2020)
