15 Ноября 2018г, Четверг€ — 76.7556,  $ — 67.9975загрузить приложение Armtorg.News для Андроидзагрузить приложение Armtorg.News для iphone

Ученые МИФИ научили водород проникать через оксидированные слои на поверхности металла

18 Апреля 2016

Давно и хорошо известно, что оксидированные слои на поверхности металлов являются барьером для проникновения водорода как в металл, так и из металла. В экспериментах, проведённых в НИЯУ МИФИ на кафедре «Физика плазмы» было показано, что проникновением водорода через поверхностные оксидированные слои металла можно управлять облучением поверхностного оксида атомарными или ионными потоками.

В частности, при облучении оксидированной поверхности атомами водорода или ионами водородной плазмы с тепловыми скоростями ускоряется проникновение водорода через поверхность и его захват в металле. А если в облучающем поверхность потоке атомов или ионов присутствует примесь кислорода, происходит удаление водорода из металла. Это явление получило название «Радиационно-ускоренное проникновение водорода через поверхностные оксидные слои металлов» (Radiation Enhanced Penetration – «REP»).

Эксперименты, проводившиеся в течение более трех лет на кафедре, позволили не только обнаружить это явления, но и изучить закономерности его проявления в самых разных случаях (разные металлы, разные оксидные слои, разные составы и режимы облучения и т.п.).

Данной работой руководил (постановка задачи на эксперименты, обсуждение результатов и, в конечном итоге, установление механизма явления) профессор Беграмбеков Леон Богданович. Аспиранты А.С. Каплевский и А.Е. Евсин провели большую часть работ по подготовке и проведению экспериментов, по измерению закономерностей явления в различных условиях, по обработке и обсуждению результатов экспериментов.

Результаты эксперимента важны, но основную ценность имеет понимание того, какие процессы обуславливают явление, при каких условиях и как это явление проявляется, и, следовательно, как им (то есть проникновением водорода через оксидированную поверхность) управлять.

Обнаружение и объяснение этого явления актуально, поскольку может помочь улучшить работу многих устройств и установок. Например, так называемые нейтронные трубки служат для генерации потоков нейтронов. Один из основных элементов трубок – это тонкий титановый слой, насыщенный изотопами водорода. Чем выше концентрация изотопов водорода в титановом слое, тем больше поток производимых трубками нейтронов и время работы трубки (её ресурс).

Понимание природы явления, о котором идёт речь, позволит так подобрать состав поверхностного оксидного слоя на титане и так вести эксплуатацию трубки, чтобы минимизировать непроизводительные потери изотопов водорода из титанового слоя и, соответственно, увеличить производительность и ресурс работы трубки.

В атомных реакторах, типа ВВЭР, циркониевые оболочки твэлов, имеющие на поверхности оксидный слой, предотвращают контакт водорода из водного теплоносителя с ураносодержащим материалом твэла. Ресурс работы твэлов ограничивается тем, что в результате взаимодействия с водой активной зоны реактора и с ионами водорода и водородосодержащими радикалами, образующимися в воде из-за нейтронного облучения, происходит эрозия циркониевых оболочек, нарушается их целостность, теряются барьерные свойства по отношению к диффузии водорода.

Понимание процессов на поверхности оболочки твэлов позволяет создать на их поверхности такой оксидный слой, который, как показали эксперименты, значительно тормозит их деградацию, проникновение в них водорода. В результате, открывается путь к увеличению ресурса твэлов и улучшению экономических показателей реакторов.

Стенки вакуумной камеры создающегося Международного термоядерного реактора (ИТЭР) и контактирующие с плазмой компоненты, а также металлическая пыль, образующаяся в процессе его работы, будут поглощать тритий. В результате, реактор очень скоро может стать настолько радиоактивным, что его дальнейшая эксплуатация станет невозможной.

Результаты проведённых экспериментов показывают, какой должен быть состав плазмы, чтобы предотвратить накопление трития в контактирующих с плазмой материалах и, таким образом, сделать эксплуатацию реактора безопасной.

Пресс-служба МЦ Armtorg по материалам НИЯУ МИФИ

Метки ВВЭР НИЯУ МИФИ

Смотрите также:
МГ ARMTORG приглашает посетить свой стенд на выставке Valve World Expo – 2018 МГ ARMTORG приглашает посетить свой стенд на...
Дорогие друзья! Мы невероятно рады сообщить о том, что наша медиагруппа Armtorg, в лице журнала "Вестник арматуростроителя" и крупнейшего...
LD. Интервью с представителем компании Алексеем Клевцовым в рамках выставки Рос-Газ-Экспо – 2018 LD. Интервью с представителем компании Алексеем...
Уважаемые посетители портала ARMTORG.RU! Мы рады сообщить, что с сегодняшнего дня начинаем публикацию наших уникальных интервью в рамках...
Банкротство ООО «Техпромлит» продолжается Банкротство ООО «Техпромлит» продолжается
На торги по реализации имущества воронежского ООО «Техпромлит», реализовывавшего проект производства по выпуску литьевых заготовок...
Последние добавления библиотеки(Предложить книгу)