ОСОБЕННОСТИ ЗАХВАТА ВОДОРОДА ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ЦИРКОНИЕВЫХ СПЛАВОВ ЭЛЕКТРОНАМИ В РАЗЛИЧНЫХ ГАЗОВЫХ СРЕДАХ

В работе исследуются закономерности захвата водорода под действием облучения циркониевых сплавов Э110 и Э635 потоком электронов (400 эВ, 0.8 мА/см²) в различных газовых средах, содержащих кислород и водород (Ar + O₂ + H₂; Ar + H₂O). Изучается влияние температуры поверхности на характер наводороживания циркониевых сплавов при электронном облучении. Показано, что ни выдержка, ни облучение электронами в газовой среде, содержащей смесь H₂ и O₂, при 700 К в течение 20 ч не приводят к изменению уровня водорода в сплаве Э110, в то время как из сплава Э635 водород частично выходит в процессе эксперимента. Количество водорода в циркониевых сплавах после выдержки в газовой среде, содержащей H₂O, в аналогичном температурно-временном режиме также меняется незначительно, однако, если в этих условиях облучать сплавы электронами, то в них становится в 1.5–2 раза больше водорода. При повышении температуры образцов до 900 К электронное облучение в присутствии паров воды, наоборот, снижает захват водорода в сплавы Э110 и Э635, по сравнению с выдержкой в той же газовой среде без облучения. Сделан вывод о том, что электронное облучение воздействует на баланс поверхностных реакций образования гидроксильных групп из адсорбированных молекул воды и обратных им реакций образования молекул воды из поверхностных гидроксилов. Направление смещения баланса этих реакций зависит от температуры поверхности.

1. Motta A.T., Couet A., Comstock R.J. // Ann. Rev. Mater. Res. 2015. V. 45. P. 311. https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-070214-020951

2. Cox B. // J. Nucl. Mater. 2005. V. 336. P. 331. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2004.09.029

3. Slobodyan M. // Nucl. Eng. Des. 2021. V. 382. P. 111364. https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2021.111364

4. Fromhold A.T. // Nature. 1963. V. 200 (4906). P. 559. https://doi.org/10.1038/200559a0

5. Beck R.B. // Appl. Surf. Sci. 1988. V. 35 (1). P. 76. https://doi.org/10.1016/0169-4332(88)90039-6

6. Carl D.A. et al. // J. Appl. Phys. 1991. V. 70 (6). P. 3301. https://doi.org/10.1063/1.349264

7. Larionov V. et al. // Condens. Matter. 2018. V. 3 (2). P. 17. https://doi.org/10.3390/condmat3020017

8. Tyurin Yu., Chernov I. // Int. J. Hydr. Energy. 2002. V. 27 (7-8). P. 829. https://doi.org/10.1016/S0360-3199(01)00153-7

9. Tyurin Y.I. et al. // Tech. Phys. 2011. V. 81 (1). P. 35. https://doi.org/10.1134/S1063784211010245

10. Kurnaev V. et al. // Fus. Eng. Des. 2013. V. 88 (6-8). P. 1414. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2012.12.022

11. Voronov G.S. et al. // Plasma Phys. Rep. 2013. V. 39 (4). P. 277. https://doi.org/10.1134/S1063780X13040090

12. Evsin A.E. et al. // Vacuum. 2016. V. 129 (1). P. 183. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2016.01.022

13. Begrambekov L.B. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44 (31). P. 17154. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.04.198

14. Juillet C. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2019. V. 44 (39). P. 21264. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.06.034

15. Juillet C et al. // Corros. Sci. 2020. V. 173. P. 108762. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108762

16. Timkovskiy G.P. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2021. V. 2036 (1). P. 012033. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2036/1/012033

17. Nakatsuji H. et al. // J. Phys. Chem. 1994. V. 98 (46). P. 11840. https://doi.org/10.1021/j100097a008