Термодинамічні та кінетичні параметри процесів взаємодії дейтерію із захисними покриттями вольфраму
DOI:
https://doi.org/10.26565/2312-4334-2021-4-11Ключові слова:
вольфрам, опромінення, пошкодження, мікроструктура, термодесорбція, уловлювання дейтерію, енергія активаціїАнотація
Досліджено вплив радіаційних пошкоджень на утримування D в вольфрамі (W). Для приготування вольфрамових покриттів використовувалося вакуумно-дугове плазмове джерело з магнітною стабілізацією катодної плями. Зразки W опромінювали іонами D при температурах 300-600 К до дози (1-10) 1020 D2+/м2 з енергією іонів 12 кеВ / D2+. Досліджено вплив радіаційних пошкоджень на мікроструктуру і накопичення дейтерію, імплантованого в зразки W при кімнатній температурі і після відпалу. Термодесорбційна спектроскопія (ТДС) використовувалася для визначення D, утримуваного в об'ємі зразків. Структура ТД-спектра являє собою багатоступінчастий процес виділення дейтерію, який свідчить про захоплення атомів газу дефектами кількох типів. Розрахункова оцінка десорбції дейтерію в рамках моделі дифузійного захоплення дозволила зв'язати характеристики експериментальних ТД-спектрів з конкретними центрами захоплення в матеріалі. Експериментальний TД‑спектр досить добре апроксимується шляхом присвоєння чотирьох енергій зв'язку 0,55 еВ, 0,74 еВ, 1,09 еВ і 1,60 еВ для піків з максимумами при 475, 590, 810 і 1140 К, відповідно. Низькотемпературний пік в спектрах TD, вірогідно, пов'язаний з десорбцією дейтерію, асоційованого з природними пастками з низькою енергією зв’язку, тоді як інші піки пов'язані з десорбцією дейтерію з пасток, індукованих іонами високої енергії: моновакансій та вакансійних кластерів.
Посилання
M.A. Abdou, E.L. Vold, C.Y. Gung, M.Z. Youssef, and K. Shin, Fusion Technology, 9, 250 (1986), https://doi.org/10.13182/FST86-A24715
R.A. Pitts, X. Bonnin, F. Escourbiac, H. Frerichs, J.P. Gunn, T. Hirai, A.S. Kukushkin, E. Kaveeva, M.A. Miller, D. Moulton, V. Rozhansky, I. Senichenkov, E. Sytova, O. Schmitz, P.C. Stangeby, G.De Temmerman, I. Veselova, and S. Wiesen, Nucl. Mater. Energy, 20, 100696 (2019), https://doi.org/10.1016/j.nme.2019.100696
C. Ruset, E. Grigore, H. Maier, R. Neu, H. Greuner, M. Mayer, and G. Matthews, Fusion Eng. Des., 86(9-11), 1677 (2011), https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2011.04.031
A.V. Nikitin, A.S. Kuprin, G.D. Tolstolutskaya, R.L. Vasilenko, V.D. Ovcharenko, and V.N. Voyevodin, PASТ, 2(114), 29 (2018), https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2018_2/article_2018_2_29.pdf
G.D. Tolstolutskaya, A.S. Kuprin, A.V. Nikitin, I.E. Kopanets, V.N. Voyevodin, I.V. Kolodiy, R.L. Vasilenko, A.V. Ilchenko PASТ, 2(126), 54 (2020), https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2020_2/article_2020_2_54.pdf
V.Kh. Alimov, J. Roth, Phys. Scr. 2007, 6 (2007), https://doi.org/10.1088/0031-8949/2007/T128/002
O.V. Ogorodnikova, J. Roth, and M. Mayer, J. Appl. Phys. 103, 034902 (2008), https://doi.org/10.1063/1.2828139
J. Roth, K. Schmid, Phys. Scr. 2011, 014031 (2011), https://doi.org/10.1088/0031-8949/2011/T145/014031
M. Kobayashi, M. Shimada, Y. Hatano, T. Oda, B. Merrill, Y. Oya, and K. Okuno, Fus. Eng. Des. 88, 1749 (2013), https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2013.04.009
A. Manhard, K. Schmid, M. Balden, and W. Jacob, J. Nucl. Mater. 415, S632 (2011), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2010.10.045
A.S. Kuprin, S.A. Leonov, V.D. Ovcharenko, E.N. Reshetnyak, V.A. Belous, R.L. Vasilenko, G.N. Tolmachova, V.I. Kovalenko, and I.O. Klimenko, PAST, 5(123), 154 (2019), https://vant.kipt.kharkov.ua/ARTICLE/VANT_2019_5/article-_2019_5_154.pdf
A. Anders, Surf. Coat. Technol. 257, 308 (2014), https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.08.043
P. Wang, W. Jacob, L. Gao, S. Elgeti, and M. Balden, Phys. Scr. T159, 014046 (2014), https://doi.org/10.1088/0031-8949/2014/T159/014046
P. Wang, W. Jacob, and S. Elgeti, J. Nucl. Mater. 456, 192 (2015), http://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.09.023
J. Yu, W. Han, Z. Chen, and K. Zhu, Nucl. Mater. Energy, 12, 588 (2017), http://doi.org/10.1016/j.nme.2016.10.001
J. Yan, X. Li, Z. Wang, and K. Zhu, Nucl. Mater. Energy, 22, 100733, (2020), https://doi.org/10.1016/j.nme.2020.100733
N. Gordillo, C. Gómez de Castro, E. Tejado, J.Y. Pastor, G. Balabanian, M. Panizo-Laiz, R. Gonzalez-Arrabal, J.M. Perlado, and J.del Rio, Surf. Coat. Technol. 325, 588 (2017), http://dx.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2017.06.070
R.E. Stoller, M.B. Toloczko, G.S. Was, A.G. Certain, S. Dwaraknath, and F.A. Garner, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sect. B: Beam Interact. Mater. Atoms, 310, 75 (2013), http://dx.doi.org/10.1016/j.nimb.2013.05.008
I.I. Aksenov, A.A. Andreev, V.A. Belous, V.E. Strel'nitskij, and V.M. Khoroshikh, Vacuum arc: plasma sources, deposition of coatings, surface modification, (Naukova Dumka, Kyiv, 2012).
W. Eckstein, Springer Series in Materials Science, vol. 10, (Springer, Berlin, 1991), https://doi.org/10.1007/978-3-642-73513-4
P. Jung, Atomic Defects in Metals, Landolt–Bornstein New Series III/25, edited by H. Ullmaier, (Springer, Berlin, 1991)
V. Kh. Alimov, J. Roth, and M. Mayer, J. Nucl. Mater. 337-339, 619 (2005), http://dx.doi.org/10.1016/j.jnucmat.2004.10.082
O.V. Ogorodnikova, J. Roth, and M. Mayer, J. Appl. Phys. 103, 034902, (2008), https://doi.org/10.1063/1.2828139
S.O. Karpov, V.V. Ruzhits' ky, I.M. Neklyudov, V.I. Bendikov, and G.D. Tolstoluts'ka, Metallofiz. Noveishie Tekhnol. 26, 1661 (2004).
V. Kh. Alimov, K. Ertl, J. Roth, and K. Schmid, Phys. Scr. T94, 34 (2001), https://doi.org/10.1238/Physica.Topical.094a00034
T. Ahlgren, K. Heinola, K. Vörtler, and J. Keinonen, J. Nucl. Mater. 427, 152 (2012). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2012.04.031
R.A. Anderl, D.F. Holland, G.R. Longhurst, R.J. Pawelko, C.L. Trybus, and C.H. Sellers, Fusion Tech. 21, 745 (1992), https://doi.org/10.13182/FST92-A29837
C. Garcia-Rosales, P. Franzen, H. Plank, J. Roth, and E. Gauthier, J. Nucl. Mater. 233-237, 803 (1996), https://doi.org/10.1016/S0022-3115(96)00185-7
P. Franzen, C. Garcia-Rosales, H. Plank, and V.Kh. Alimov, J. Nucl.Mater. 241-243, 1082, (1997). https://doi.org/10.1016/S0022-3115(97)80198-5
M. Zhao, S. Yamazaki, T. Wada, A. Koike, F. Sun, N. Ashikawa, Y. Someya, T. Mieno, and Y. Oya, Fusion Eng. Des. 160, 111853 (2020), https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2020.111853
R. Frauenfelder, J. Vac. Sci. Technol. 6, 388 (1969), https://doi.org/10.1116/1.1492699
G.D. Tolstolutskaya, V.V. Ruzhytskyi, V.N. Voyevodin, I.E. Kopanets, S.A. Karpov, and A.V. Nikitin, J. Nucl. Mater. 442(1-3), S710 (2013), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2013.02.053
D. Terentyev, V. Dubinko, A. Bakaev, Y. Zayachuk, W.V. Renterghem, and P. Grigorev, Nucl. Fusion, 54, 042004 (2014), https://doi.org/10.1088/0029-5515/54/4/042004
H. Eleveld, and A. van Veen, J. Nucl. Mater. 191–194(Part A), 433 (1992), https://doi.org/10.1016/s0022-3115(09)80082-2
M. Poon, A.A. Haasz, and J.W. Davis, J. Nucl. Mater. 374, 390 (2008), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.09.028
K. Heinola, T. Ahlgren, and K. Nordlund, J. Keinonen, Phys. Rev. B, 82, 094102 (2010), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.82.094102
N. Fernandez, Y. Ferro, and D. Kato, Acta Mater. 94, 307 (2015), https://doi.org/10.1016/j.actamat.2015.04.052
K. Ohsawa, J. Goto, M. Yamakami, M. Yamaguchi, and M. Yagi, Phys. Rev. B, 82, 184117 (2010), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.82.184117
Y.-W. You, X.-S. Kong, X.-B. Wu, Y.-C. Xu, Q.F. Fang, J.L. Chen, G.-N. Luo, C.S. Liu, B.C. Pan, and Z. Wang, AIP Adv. 3, 012118 (2013), https://doi.org/10.1063/1.4789547
M. Fukumoto, H. Kashiwagi, Y. Ohtsuka, Y. Ueda, M. Taniguchi, T. Inoue, K. Sakamoto, J. Yagyu, T. Arai, I. Takagi, and T. Kawamura, J. Nucl. Mater. 390-391, 572 (2009), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2009.01.107
I.I. Arkhipov, S.L. Kanashenko, V.M. Sharapov, R.Kh. Zalavutdinov, and A.E. Gorodetsky, J. Nucl. Mater. 363-365, 1168 (2007), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.01.150
Yu. Gasparyan, M. Rasinski, M. Mayer, A. Pisarev, and J. Roth, J. Nucl. Mater. 417, 540 (2011). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2010.12.119
A. van Veen, H.A. Filius, J. de Vries, K.R. Nijkerk, G.J. Rozing, and D. Segers, J. Nucl.Mater. 155-157, 1113 (1988), https://doi.org/10.1016/0022-3115(88)90478-3
Yu.M. Gasparyan, O.V. Ogorodnikova, V.S. Efimov, A. Mednikov, E.D. Marenkov, A.A. Pisarev, S. Markelj, and I. Čadež, J. Nucl. Mater. 463, 1013 (2015), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.11.022
Z. Tian, J.W. Davis, and A.A. Haasz, J. Nucl. Mater. 399, 101 (2010), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2010.01.007
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
