ЗАХВАТ И ДЕСОРБЦИЯ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ЦИРКОНИЕВОГО СПЛАВА Э110 ИОНАМИ ДЕЙТЕРИЕВОЙ ПЛАЗМЫ
https://doi.org/10.56304/S2079562923030144
EDN: QJTGSQ
Аннотация
В статье исследуется захват и десорбция изотопов водорода при облучении образцов циркониевого сплава Э110 ионами дейтериевой плазмы. Установлено, что под действием облучения происходит водородный обмен между этим сплавом и газовой средой: часть дейтерия из облучающего потока захватывается в сплав, а из сплава частично десорбируется водород, содержащийся в нем изначально. В целом, содержание изотопов водорода в образце в результате водородного обмена увеличивается. Добавление к плазмообразующему газу 30 ат. % кислорода, а также повышение температуры образца с Т = 450 К до Т = 600 К замедляют захват дейтерия и ускоряют десорбцию водорода, приводя к снижению содержания изотопов водорода в образце. Увеличение дозы облучения сплава Э110 ионами дейтериевой плазмы интенсифицирует и захват дейтерия, и десорбцию водорода. На основании результатов экспериментов предложен механизм водородного обмена между циркониевым сплавом и газовой средой под действием ионного облучения. Процесс включает в себя три стадии: реакции на окисленной поверхности циркониевого сплава (гидратация поверхностного оксида и образование молекул воды); реакции на границе металл-оксид; транспорт изотопов водорода через поверхностный оксидный слой в обоих направлениях. Поверхностные реакции, инициированные облучением, запускают процесс водородного обмена.
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Госкорпорации “Росатом” в рамках научного проекта № 20-21-00026.
Об авторах
А. Е. Евсин
Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
Россия
Россия
Л. Б. Беграмбеков
Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
Россия
Россия
Список литературы
1. Kato S. et al. // Appl. Phys. Lett. 2010. V. 96 (5). P. 051912. https://doi.org/10.1063/1.3269598
2. Guo Y. et al. // Fusion Eng. Des. 2019. V. 149. P. 111340. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2019.111340
3. Huang H. et al.// Fusion Eng. Des. 2020. V. 152. P. 111469. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2020.111469
4. Shi L.Q. et al. // J. Vac. Sci. Technol. A. 2002. V. 20 (6). P. 1840. https://doi.org/10.1116/1.1506174
5. Evsin A.E. et al. // Vacuum. 2016. V. 129. P. 183. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2016.01.022
6. Schur D.V., Lavrenko V.A. // Vacuum. 1993. V. 44 (9). P. 897. https://doi.org/10.1016/0042-207X(93)90247-8
7. Begrambekov L.B et al. // J. Surf. Invest. 2015. V. 9 (1). P. 190. https://doi.org/10.1134/S1027451015010255
8. Беграмбеков Л.Б. и др. // Ядерная физика и инжиниринг. 2018. Т. 9 (3.) С. 265. https:// doi.org/10.1134/S2079562918030028 [Begrambekov L.B. et al. // Phys. At. Nucl. 2018. V. 81 (11). P. 1601]. https://doi.org/10.1134/S1063778818120025
9. Axelsson K.-O., Keck K.-E., Kasemo B. // Appl. Surf. Sci. 1986. V. 25 (1-2). P. 217. https://doi.org/10.1016/0169-4332(86)90040-1
10. Tepper B. et al. // Surf. Sci. 2002. V. 496 (1-2). P. 64. https://doi.org/10.1016/S0039-6028(01)01607-7
11. Vesel A., Mozetic M., Balat-Pichelin M. // Appl. Surf. Sci. 2016. V. 387. P. 1140. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.06.098
12. Yamauchi Y., Hirohata, Y., Hino T. // J. Nucl. Mater. 2007. V. 363-365. P. 984. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.01.136
13. Shinoda N., Yamauchi Y., Hino T. // Fusion Eng. Des. 2014. V. 89 (7-8). P. 921. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.05.019
14. Reinelt M., Linsmeier Ch. // J. Nucl. Mater. 2009. V. 390–391. P. 568. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2009.01.103
15. Baron-Wiechec A. et al. // Fusion Eng. Des. 2018. V. 133. P. 135. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2018.05.075
16. Barit I.Ya. et al. // Sov. At. Energy. 1982. V. 52. P. 424. https://doi.org/10.1007/BF01123889
17. Захаров А.М., Двойченкова О.А., Евсин А.Е. // Ядерная физика и инжиниринг. 2014. Т. 5 (11-12). С. 964. https://doi.org/10.1134/S2079562914090188 [Zakharov A.M., Dvoichenkova O.A., Evsin A.E. // Phys. At. Nucl. 2015. V. 78 (14). P. 1643]. https://doi.org/10.1134/S106377881514015X
18. Zielinski A., Sobieszczyk S. // Int. J. Hydrogen Energy. 2011. V. 36 (14). P. 8619. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2011.04.002
19. 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
20. Juillet C. et al. // Corros. Sci. 2020. V. 173. P. 108762. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108762
21. Ziegler J., Biersack J.P., Ziegler M.D. SRIM-The Stopping and Ranges of Ions in Solids. SRIM Co., Chester. 2008. www.srim.org.
22. Nakatsuji H. et al. // J. Phys. Chem. 1994. V. 98 (46). P. 11840. https://doi.org/10.1021/j100097a008
23. Xiong K., Robertson J., Clark S.J. // J. Appl. Phys. 2007. V. 102 (8). P. 083710. https://doi.org/10.1063/1.2798910
24. Rabone J., Van Uffelen P. // J. Nucl. Mater. 2015. V. 459. P. 30. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2015.01.002
Рецензия
Для цитирования:
Евсин А.Е., Беграмбеков Л.Б. ЗАХВАТ И ДЕСОРБЦИЯ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДА ПРИ ОБЛУЧЕНИИ ЦИРКОНИЕВОГО СПЛАВА Э110 ИОНАМИ ДЕЙТЕРИЕВОЙ ПЛАЗМЫ. Ядерная физика и инжиниринг. 2024;15(4):392-399. https://doi.org/10.56304/S2079562923030144. EDN: QJTGSQ
For citation:
Evsin A.E., Begrambekov L.B. Trapping and Desorption of Hydrogen Isotopes under Irradiation of Zirconium Alloy E110 with Ions of Deuterium Plasma. Nuclear Physics and Engineering. 2024;15(4):392-399. (In Russ.) https://doi.org/10.56304/S2079562923030144. EDN: QJTGSQ
Просмотров:
10
Послать статью по эл. почте 