Физические процессы при очистке материалов стенок термоядерных установок от кислорода в водородной плазме

• Автор: Кузьмин, Арсений Александрович
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил.

Оглавление
Введение
Актуальность работы
Основные цели и задачи работы
Выносимые на защиту результаты
Научная и практическая значимости работы
Глава 1. Состояние исследований по захвату кислорода и изотопов водорода в углеродные материалы
1.1. Захват изотопов водорода в углеродные материалы
1.1.1. Газовый баланс дейтерия в токамаках
1.1.2. Захват изотопов водорода в осаждаемых углеродных слоях
1.1.3. Захват изотопов водорода в углеродные материалы, облучённые в лабораторных условиях
1.2. Лабораторные исследования углеродных и углеродно-вольфрамовых слоев
1.2.1. Зависимость структуры углеродных слоев и содержания в них водорода от энергии ионов
1.3.4. Изменение структуры напылённых углеродных слоёв под действием ионной бомбардировки
1.3.5. Зависимость концентрации водорода в углеродных слоях от давления
1.3.6. Кислород в углеродных слоях
1.3.7. Углеродно-вольфрамовые слои, напылённые в плазме
1.4. Выводы
Глава 2. Захват дейтерия и кислорода в углеграфитовые материалы при их облучении в дейтериевой плазме с примесью кислорода
2.1. Установка плазменного облучения и термодесорбционного анализа
2.1.1. Описание установки
2.1.2. Узел крепления и нагрева образца
2.1.3 Схема электрической части установки
2.1.4 Методика проведения экспериментов

2.1.5. Параметры облучения
2.1.6. Оценка погрешностей измерения ТДС-спектров
2.1.7. Состав десорбировавшихся газов
2.2. Зависимость захвата дейтерия и кислорода в CFC от энергии облучающих ионов
2.2.1. Параметры облучения
2.2.2. Результаты и их обсуждение
2.3. Зависимость захвата дейтерия и кислорода в CFC от концентрации кислорода в рабочем газе
2.3.1. Параметры облучения
2.3.2. Результаты и их обсуждение
2.4. Зависимость захвата кислорода и дейтерия от плотности потока и дозы облучения
2.4.1. Параметры облучения
2.4.2. Результаты и их обсуждение
2.5. Выводы
Глава 3. Удаление кислорода из графитов при облучении в дейтериевой плазме
3.1 Введение
3.2. Методика экспериментов. Подготовительный этап
3.3. Результаты экспериментов по удалению кислорода из CFC
3.4. Обсуждение результатов экспериментов
3.4.1. Облучение углеграфитовых материалов в кислородосодержащей дейтериевой плазме
3.4.2. Удаление кислорода из углеграфитовых материалов облучением в дейтериевой плазме
3.5. Режимы облучения CFC в дейтериевой плазме с целью удаления внедрённого кислорода
3.6. Выводы
Глава 4. Захват водорода и кислорода в углеродные и углеродновольфрамовые слои, осааодённые в плазме

4.1. Установка плазменного облучения и осаждения покрытий
4.1.1. Конструкция стенда
4.1.2. Параметры стенда
4.2. Установка термодесорбционного анализа МИКМА
4.3. Результаты и обсуждение
4.3.1. Методика напыления углеродных плёнок
4.3.2. Захват водорода в углеродных плёнках, осаждаемых в аргоновой плазме с
добавлением водорода
4.3.3. Захват водорода в углеродных плёнках в зависимости от скорости осаждения
4.3.4. Методика осаждения углеродно-вольфрамовых плёнок
4.3.5. Рост углеродно-вольфрамовых слоев на подложках из разных материалов
4.3.6. Основные этап формирования углеродно-вольфрамового слоя
4.3.7. Захват водорода и кислорода в углеродно-вольфрамовые слои, напыляемые в
плазме
4.4. Выводы
Заключение
Список цитированной литературы

Рис.2.1. Схема установки.
1. Накальный катод
2. Нагреватель образца
3. Образец

5. Монопольный масс-спектрометр
6. Охлаждаемая плазменная камера
7. Плазма
8. Напуск рабочего газа
9. Вакуумная камера
10.Трубопровод откачки
Установка состоит из экспериментальной камеры (9), системы откачки (на схеме не показана), состоящей из форвакуумного и диффузионного насосов с азотной ловушкой и системы клапанов с датчиками давления, системы управления, регистрации и обработки данных и системы электропитания. Внутри вакуумной камеры расположена медная плазменная камера (6), охлаждаемая водой. Непосредственно к ней присоединяется монопольный спектрометр МХ-7304 (5). В плазменной камере находятся анод(4), накальный катод (1) и система крепления и нагрева (2) образца (3).
Для напуска рабочего газа в плазменную камеру использовалась система напуска (рис. 2.2). Система напуска состоит из баллона высокого давления с рабочим газом, редуктора, управляемого клапана, датчика давления, балластного объёма, натекателя и платы управления клапаном.