燃料元件基体石墨Xe离子辐照缺陷的慢正电子束研究

TL99; 室温下采用能量为1 MeV、剂量分别为5.8×1014 ions·cm?2和2.9×1015 ions·cm?2的Xe离子对核燃料元件基体石墨进行了辐照试验,用慢正电子束和纳米压痕研究了离子辐照对基体石墨微观缺陷和宏观力学性能产生的影响,根据正电子湮没S参数随正电子入射能量E的变化曲线,获得了辐照缺陷随深度和剂量的变化规律,并与SRIM(Stopping and Range of Ions in Matter)软件模拟的辐照损伤和注入离子随深度的分布进行了对比.慢正电子束测试结果表明:Xe离子辐照在燃料元件基体内引入一个深度约为600 nm的损伤层,且缺陷浓度峰值出现在离表面250...

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Published in核技术 Vol. 45; no. 10; pp. 26 - 33
Main Authors 许红霞, 林俊, 朱智勇, 刘建党, 谷冰川, 叶邦角
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800%中国科学技术大学核探测与核电子学国家重点实验室 合肥 230026 01.10.2022
Subjects
慢正电子束
缺陷
石墨
辐照
燃料元件
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ISSN0253-3219
DOI10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.100204

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Abstract TL99; 室温下采用能量为1 MeV、剂量分别为5.8×1014 ions·cm?2和2.9×1015 ions·cm?2的Xe离子对核燃料元件基体石墨进行了辐照试验,用慢正电子束和纳米压痕研究了离子辐照对基体石墨微观缺陷和宏观力学性能产生的影响,根据正电子湮没S参数随正电子入射能量E的变化曲线,获得了辐照缺陷随深度和剂量的变化规律,并与SRIM(Stopping and Range of Ions in Matter)软件模拟的辐照损伤和注入离子随深度的分布进行了对比.慢正电子束测试结果表明:Xe离子辐照在燃料元件基体内引入一个深度约为600 nm的损伤层,且缺陷浓度峰值出现在离表面250～350 nm的深度范围内.S参数在辐照样品损伤层的显著增加表明,辐照引入了高浓度的空位型缺陷,且随着辐照剂量的增加,损伤层内空位型缺陷的浓度或尺寸明显增大.纳米压痕结果表明:在辐照后的样品内出现了明显的硬化现象,原因是辐照引起的高浓度空位型缺陷所致,与慢正电子束的分析结果一致.
AbstractList TL99; 室温下采用能量为1 MeV、剂量分别为5.8×1014 ions·cm?2和2.9×1015 ions·cm?2的Xe离子对核燃料元件基体石墨进行了辐照试验,用慢正电子束和纳米压痕研究了离子辐照对基体石墨微观缺陷和宏观力学性能产生的影响,根据正电子湮没S参数随正电子入射能量E的变化曲线,获得了辐照缺陷随深度和剂量的变化规律,并与SRIM(Stopping and Range of Ions in Matter)软件模拟的辐照损伤和注入离子随深度的分布进行了对比.慢正电子束测试结果表明:Xe离子辐照在燃料元件基体内引入一个深度约为600 nm的损伤层,且缺陷浓度峰值出现在离表面250～350 nm的深度范围内.S参数在辐照样品损伤层的显著增加表明,辐照引入了高浓度的空位型缺陷,且随着辐照剂量的增加,损伤层内空位型缺陷的浓度或尺寸明显增大.纳米压痕结果表明:在辐照后的样品内出现了明显的硬化现象,原因是辐照引起的高浓度空位型缺陷所致,与慢正电子束的分析结果一致.
Author 许红霞
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