Поведение гелия и водорода в ванадиевых сплавах малоактивируемых композиций, облученных легкими и тяжелыми ионами

• Автор: Аунг Чжо Зо
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

РАЗДЕЛ 1. РЕАКТОРНЫЕ ВАНАДИЕВЫЕ СПЛАВЫ

МАЛОАКТИВИРУЕМЫХ КОМПОЗИЦИЙ

1Л. Состояние разработки ванадиевых сплавов

1.2. Спад наведенной активности

1.3. Механические и жаропрочные свойства

1.4. Радиационная стойкость ванадиевых сплавов

1.4.1. Радиационное распухание

1.4.2. Радиационное упрочнение и охрупчивание

1.5. Коррозионная стойкость в жидкометаллических
теплоносителях
1.6. Проблема гелия и водорода в ванадиевых сплавах
1.6.1. Образование гелия и водорода в материалах
1.6.2. Гелий в ванадиевых сплавах
1.6.3. Водород в ванадиевых сплавах
1.6.4. Синергетическое действие гелия и водорода
1.7. Аномалии изменения физико-механических свойств
в сплавах V—Ti
1.8. Выводы по разделу
РАЗДЕЛ 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Материалы и приготовление образцов
2.2. Облучение образцов
2.3. Объемное насыщение образцов водородом
2.4. Приготовление тонких фольг для просвечивающей
электронной микроскопии

2.5. Электронно-микроскопическое исследование
2.6. Исследование термодесорбции гелия
2.7. Исследование термодесорбции водорода
2.8. Определение абсолютного количества водорода
методом восстановительного плавления
РАЗДЕЛ 3. ГАЗОВОЕ И ВАКАНСИОННОЕ РАСПУХАНИЕ
3.1. Исходная структура ванадиевых сплавов
3.2. Облучение ионами гелия с энергией 40 кэВ
3.3. Облучение ионами никеля с энергией 7,5 МэВ
3.4. Обсуждение результатов
3.4.1. Облучение ионами гелия
3.4.2. Облучение ионами никеля
3.5. Выводы по разделу
РАЗДЕЛ 4. ЗАХВАТ И ВЫДЕЛЕНИЕ ГЕЛИЯ И ВОДОРОДА
4.1. Захват и выделение гелия
4.1.1. Термодесорбция гелия, имплантированного при 20 °С
4.1.2. Термодесорбция гелия, имплантированного при 650 °С
4.2. Захват и удержание водорода
4.2.1. Автоклавное насыщение водородом
4.2.2. Ионное внедрение водорода
4.3. Обсуждение результатов
4.3.1. Термодесорбция гелия
4.3.2. Удержание водорода в зависимости от химического
состава сплавов
4.4. Выводы по разделу
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы
При создании термоядерных реакторов (ТЯР) будущего возникают огромные проблемы, связанные с выбором и/или созданием конструкционных материалов первой стенки, работающих под воздействием более жесткого спектра нейтронов (до 14,08 МэВ), чем в реакторах на быстрых нейтронах. Большие габариты, высокие температуры и тепловые мощности энергетических ТЯР вызовут в конструкционных материалах большие термомеханические нагрузки и термические напряжения, тепловое и радиационно-стимулированное формоизменения конструктивных элементов. Кроме того, следует предусмотреть совместимость конструкционного материала с используемым теплоносителем. Такие жесткие условия приводят к существенному ограничению вариантов выбора разрабатываемых конструкционных материалов.
В многочисленных исследованиях показано, что в качестве конструкционных материалов для ТЯР на сегодняшний день перспективными являются сплавы на основе ванадия с Т1 и Сг, наиболее изученным среди которых является тройной сплав У-4%Т1-4%Сг. По сравнению с реакторными конструкционными сталями сплавы V—ТБ-Сг обладают рядом преимуществ, включая высокие значения прочностных свойств вплоть до температуры 750 °С, низкий уровень наведенной радиоактивности и быстрый ее спад, высокая термостойкость и др. Однако сплавы ванадия интенсивно растворяют элементы внедрения - кислород, азот и водород при температурах выше 400 °С, что может привести к ухудшению механических и технологических свойств, увеличению температуры хрупко-вязкого перехода. Кроме того, в ряде исследований показано, что легирование ванадия титаном ухудшает коррозионную стойкость сплавов в некоторых жидкометаллических теплоносителях (ЖМТ). Например, в натрии сплавы с 5-10% Тл подвергаются сквозному

отводится особая роль в таких явлениях, как высокотемпературное радиационное охрупчивание, распухание и др.
Образование гелия в материалах при реакторном облучении происходит в результате ядерных (ч, а)-реакций. На практике в расчетах часто пользуются усредненными по энергетическому спектру излучателя сечениями реакции ст [42]:
где о(Е) - функция возбуждения ядсрпой реакции; Аф{Е)/&Е - функция распределения налетающих частиц по энергиям (энерге тический спектр). В ряде случаев для описания пороговых реакций пользуются эффективными сече-нииями реакций, отвечающими следующим условиям: а(Е) = 0 при Е < Еф ст(£) = оэф при Е > Еф где а(Е) — сечение реакции; Е — энергия налетающей частицы. При этом
где а - усредненное по некоторому спектру излучателя сечение реакции.
В большинстве реализуемых на практике случаев для расчета количества гелия, образующегося в облученных конструкционных материалах, достаточно воспользоваться формулой: СНе = стпаФи, где Сне ~ концентрация гелия; ап(Х - полное (макроскопическое) сечение (п, а)-реакций, усредненное по спектру нейтронов; Фм - флюенс ней тронов.
(1.1)
(1.2)