氫同位素在銅及其合金中的滯留滲透行為研究.pdf

1、純銅具有優(yōu)良的導(dǎo)熱性能，其合金在高溫時(shí)仍能保持較高的強(qiáng)度，析出相粒子可以有效地減弱輻照引起的材料硬化與腫脹行為，因而銅及其合金作為熱沉材料被廣泛用于聚變堆裝置中。聚變裝置中所有與氫同位素接觸的材料都涉及滯留滲透行為，這些行為對聚變裝置的安全性及經(jīng)濟(jì)性造成了挑戰(zhàn)。國際上迄今對于銅與其合金（特別是Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金）的氫同位素滲透滯留行為的研究非常有限，借助熱脫附譜與氣體驅(qū)動滲透實(shí)驗(yàn)平臺對相應(yīng)的問題進(jìn)行研究可以有效地補(bǔ)充銅材料在聚變應(yīng)

2、用中所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
　　借助熱脫附譜實(shí)驗(yàn)平臺對氘氣暴露過的無氧銅，鉻鋯銅和進(jìn)口國產(chǎn)兩種Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金進(jìn)行了熱脫附實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):鉻鋯銅與無氧銅有一個(gè)脫附峰，兩種彌散銅均有兩個(gè)脫附峰，鉻鋯銅與國產(chǎn)彌散銅的脫附速率與脫附總量均較進(jìn)口彌散銅要高，進(jìn)口彌散銅又較無氧銅要高。對兩種Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金進(jìn)行的氧氮分析發(fā)現(xiàn):國產(chǎn)Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金中自由氧的含量較高，結(jié)合熱脫附譜實(shí)驗(yàn)時(shí)四種材料氘水分壓的比較和掃描電子顯微鏡的

3、觀察可以推測，這可能是國產(chǎn)Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金脫附速率和脫附總量較高的原因之一。使用TMAP程序模擬了無氧銅的熱脫附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)均勻缺陷和表面缺陷的缺陷密度假設(shè)均無法很好地解釋熱脫附實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象。對比無氧銅的氘水和氘脫附譜發(fā)現(xiàn)二者釋放峰的變化步調(diào)基本一致，推測無氧銅熱脫附時(shí)產(chǎn)生的這個(gè)脫附峰可能與氘水的釋放有關(guān)。
　　本論文還開展了氘氣在Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金中滲透性能的研究，通過氣體驅(qū)動滲透實(shí)驗(yàn)平臺測量了Al2O3彌散強(qiáng)化銅合金