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)
