Взаимодействие ионов дейтерия с вольфрамовыми материалами для термоядерных установок

• Автор: Голубева, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с. : ил.

Глава 1. Обзор литературы

1.1. ОПМ реактора ИТЭР

1.2. Опыт использования вольфрама в токамаках

1.2.1. Загрязнение плазмы тяжелой примесью

1.2.2. Устойчивость вольфрамовых материалов к тепловым нагрузкам. Механические свойства материалов

1.2.3. Накопление изотопов водорода

1.3. Взаимодействие ионов водорода с металлом

1.4. Взаимодействие ионов водорода с вольфрамом

1.4.1. Отражение

1.4.2. Захват водорода в вольфрам

1.4.3. Проницаемость вольфрама при взаимодействии с водородом

Глава 2. Влияние состояния поверхности на взаимодействие водорода с
материалами с большим массовым числом
2.1. Код SCATTER
2.2. Влияние углеводородных пленок на поверхности вольфрама на внедрение водорода
2.3. Влияние шероховатости поверхности на взаимодействие дейтерия с
материалом с большим атомным номером
2.3.1. Описание установки «Медион-2»
2.3.2. Экспериментальная методика определения коэффициента захвата дейтерия
2.3.3. Описание экспериментов
2.3.4. Обсуждение результатов экспериментов и компьютерного
моделирования
2.4. Выводы к главе
Глава 3. Термодесорбционные исследования захвата дейтерия в
вольфрамовые материалы

3.1. Экспериментальная часть
3.1.1. Описание экспериментальной установки и условий эксперимента
3.1.2. Описание экспериментов. Экспериментальная методика
3.1.3. Исследовавшиеся материалы
3.2. Экспериментальные результаты и их обсуждение
3.2.1. Поликристаллический и монокристаллический вольфрам
3.2.2. Плазменно-напыленный вольфрам
3.2.3. Вольфрам, легированный рением
3.3. Выводы к главе
Глава 4. Проницаемость вольфрама при облучении ионами дейтерия
4.1. Экспериментальная часть
4.1.1. Описание экспериментальной установки
4.1.2. Описание экспериментов
4.1.3. Материалы и образцы
4.2. Апробация установки в экспериментах с никелевыми мембранами
4.3. Проницаемость вольфрама при ионном облучении
4.3.1. Задержка появления проникающего потока
4.3.2. Эффективный коэффициент диффузии
4.3.2. Влияние температуры на проницаемость
4.3.3. Влияние чистки обратной поверхности на проницаемость
4.4. Выводы к главе
Основные результаты работы:
Список публикаций автора по теме диссертации
Благодарности
Список сокращений.
ОПМ - материал (материалы), обращенный (обращенные) к плазме.
ТДС - термодесорбционный спектр.
ТЯР - термоядерный реактор.
ИТЭР - международный экспериментальный термоядерный реактор.
NRA - метод ядерных реакций.
QMS - квадрупольный масс-анализатор.
СЭМ - сканирующий электронный микроскоп.
SCW - монокристаллический вольфрам.
PolyW - поликристаллический вольфрам.
W-%Re - вольфрам с добавкой рения.
PSW - плазменно-напыленный вольфрам.
VPSW - плазменно-напыленный вольфрам, осажденный в вакууме.
IPSW - плазменно-напыленный вольфрам, осажденный в атмосфере инертного газа.

высокое - сильной связи, когда на поверхности находятся атомы, химически активные по отношению к падающим частицам. Мишень может быть многослойной, каждый из слоев может состоять из нескольких элементов. Для каждого элемента задаются энергия связи атомов мишени в объеме и на поверхности, и концентрация атомов в слое.
Выходными данными кода являются:
• коэффициент отражения частиц,
• коэффициенты распыления частиц поверхности,
• распределение внедренных частиц по глубине,
• угловые и энергетические спектры отраженных частиц,
• угловые и энергетические спектры распыленных частиц (для каждого элемента каждого слоя),
• спектры упругих и неупругих потерь энергии отраженных частиц,
• траектории движения в мишени налетающих частиц и атомов мишени.
Ранее с помощью этого кода было получено хорошее согласование результатов моделирования с результатами экспериментов по рассеянию ионов веществом [93], прохождению ионов изотопов водорода через тонкие пленки [94]
2.2. Влияние углеводородных пленок на поверхности вольфрама на внедрение водорода.
Из-за распыления, переосаждения и совместного осаждения с водородом материалов обращенных к плазме элементов конструкции в термоядерной установке, использующей углерод в качестве ОПМ, на поверхностях всех ОПМ неизбежно будут осаждаться углеродные и углеводородные пленки. Следствием боронизации токамаков будет являться так же рост боруглеродных пленок на поверхностях ОПМ.
Влияние инородных слоев на поверхности вольфрама на внедрение изотопов водорода этим материалом исследовалось путем моделирования с помощью описанного выше компьютерного кода SCATTER. Коэффициент внедрения определялся как
r[=l-RN, (2.4)