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氦、氘对纯铁辐照缺陷的影响

姜少宁 万发荣 龙毅 刘传歆 詹倩 大貫惣明

氦、氘对纯铁辐照缺陷的影响

姜少宁, 万发荣, 龙毅, 刘传歆, 詹倩, 大貫惣明
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  • 在核聚变堆的辐照环境中, 核嬗变产物氢、氦对结构材料的抗辐照性能将产生很大的影响. 本实验采用离子注入和电子辐照模拟研究了氦和氘对具有体心立方结构的纯铁的影响. 采用离子加速器在室温分别对纯铁注入氦离子和氘离子, 经500℃时效1 h后在高压电镜下进行电子辐照.结果表明: 室温注氦和室温注氘的纯铁在500℃时效后分别形成间隙型位错环和空位型位错环. 在电子辐照下, 间隙型位错环吸收间隙原子而不断长大, 而空位型位错环吸收间隙原子不断缩小. 通过计算位错环的变化速率发现, 空位型位错环比间隙型位错环吸收了更多的间隙原子, 即室温注氘纯铁的位错偏压比室温注氦纯铁的偏压参量大, 这意味着相同实验条件下空位型位错环对辐照肿胀的贡献大于间隙型位错环对辐照肿胀的贡献. 利用氦-空位复合体和氘-空位复合体的结构, 分析了注氦和注氘后在纯铁中形成不同类型位错环的原因.
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011GB108002);国家自然科学基金(批准号: 50971030, 11275023, 51071021) 和日本学术振兴会Asia-Core计划资助的课题.
    [1]

    Klueh R L, Nelson A T 2007 J. Nucl. Mater. 371 37

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    Hunn J D, Lee E H, Byun T S, Mansur L K 2000 J. Nucl. Mater. 282 131

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    Wolfeden A 1976 Micron 7 55

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    Osetsky Y N, Bacon D J, Serra A, Singh B N, Golubov S I 2000 J. Nucl. Mater. 276 65

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    Gao Y Z, Sun G R, Zhang T H, Ji C Z, Yang J H 1990 Chin. Phys. Lett. 8 82

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    Zinkle S J 2004 APS Division of Plasma Physics 46th Annual Meeting Savannah, GA, November 15-19, 2004

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    Arakawa K, Mori H, Ono K 2002 J. Nucl. Mater. 307-311 272

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    Huang Y N, Wan F R, Jiao Z J 2011 Acta Phys. Sin. 60 036802 (in Chinese) [黄依娜, 万发荣, 焦志杰 2011 物理学报 60 036802]

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    Deo C S, Okuniewski M A, Srivilliputhur S G, Maloy S A, Baskes M I, Michael R J, Stubbins J F 2007 J. Nucl. Mater. 361 141

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    Stewart D M, Osetsky Y N, Stoller R E, Golubov S I, Seletskai T, Kamenski P J 2010 Philos. Mag. 90 935

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    Zheng H 2007 Acta. Phys. Sin. 56 389 (in Chinese) [郑晖 2007 物理学报 56 389]

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    Jiao Z J 1998 M. S. Dissertation (Beijing: University of Science and Technology Beijing) (in Chinese) [焦志杰 1998 硕士学位论文(北京: 北京科技大学)]

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    Wolfenden A 1998 Micron 9 211

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    [20]

    Myers S M, Richards P M, Wampler W R 1985 J. Nucl. Mater. 165 9

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    Yao B, Edwards D J, Kurtz R J, Odette G R, Yamamoto T 2011 Fusion Reactor Materials Program Oak Ridge, US, December 31, 2011 pp85-89

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出版历程
  • 收稿日期:  2012-12-26
  • 修回日期:  2013-05-06
  • 刊出日期:  2013-08-05

氦、氘对纯铁辐照缺陷的影响

  • 1. 北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083;
  • 2. 北海道大学工学研究院, 札幌 060-8628, 日本
    基金项目: 

    国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011GB108002)

    国家自然科学基金(批准号: 50971030, 11275023, 51071021) 和日本学术振兴会Asia-Core计划资助的课题.

摘要: 在核聚变堆的辐照环境中, 核嬗变产物氢、氦对结构材料的抗辐照性能将产生很大的影响. 本实验采用离子注入和电子辐照模拟研究了氦和氘对具有体心立方结构的纯铁的影响. 采用离子加速器在室温分别对纯铁注入氦离子和氘离子, 经500℃时效1 h后在高压电镜下进行电子辐照.结果表明: 室温注氦和室温注氘的纯铁在500℃时效后分别形成间隙型位错环和空位型位错环. 在电子辐照下, 间隙型位错环吸收间隙原子而不断长大, 而空位型位错环吸收间隙原子不断缩小. 通过计算位错环的变化速率发现, 空位型位错环比间隙型位错环吸收了更多的间隙原子, 即室温注氘纯铁的位错偏压比室温注氦纯铁的偏压参量大, 这意味着相同实验条件下空位型位错环对辐照肿胀的贡献大于间隙型位错环对辐照肿胀的贡献. 利用氦-空位复合体和氘-空位复合体的结构, 分析了注氦和注氘后在纯铁中形成不同类型位错环的原因.

English Abstract

参考文献 (21)

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