研究者們發(fā)現(xiàn),在氧化物表面輻射的條件下,氫氣滲入表面和被金屬捕獲速度加快,這種現(xiàn)象被稱為“輻射增強(qiáng)滲透”。
金屬表面的氧化層是氫氣滲入和析出的阻礙。在MEPhI等離子物理系進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)表明,氫氣在氧化層的滲入可以通過(guò)原子和離子流動(dòng),經(jīng)表面氧化物的輻射進(jìn)行。尤其是在氫原子或氫等離子氧化物表面輻射的條件下,氫氣滲入表面和其被金屬捕獲速度加快。當(dāng)表面輻射出的離子或原子流含有氧氣混合物時(shí),氫氣析出就會(huì)發(fā)生。這種現(xiàn)象被稱為“輻射增強(qiáng)滲透”。
研究者們通過(guò)三年多的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了這些現(xiàn)象,并揭示了在多種情況下(不同的金屬、氧化層、含量和輻射機(jī)制)這些現(xiàn)象的規(guī)律性。
對(duì)于這些現(xiàn)象的測(cè)定和解釋很重要,因?yàn)槠溆兄诟纳圃S多設(shè)備和設(shè)施。例如中子管,所謂的中子管可用于中子流的產(chǎn)生。其主要的管元件之一是一個(gè)薄的負(fù)載氫同位素的鈦層。鈦層中氫同位素的含量越高,管內(nèi)產(chǎn)生的中子流越大,管工作時(shí)間也越長(zhǎng)。對(duì)該現(xiàn)象的理解,有助于降低鈦層中氫同位素的損失,從而提高生產(chǎn)率,延長(zhǎng)管的使用年限。
再如壓水堆之類的原子反應(yīng)器的燃料元件中的鋯涂層,其表面有一層氧化物,阻礙了水冷卻劑中氫氣和燃料元件中含鈾材料的接觸。反應(yīng)器活性區(qū)與水、氫離子和含氫類自由基相互作用,導(dǎo)致鋯涂層的腐蝕,使得燃料元件的使用壽命受到限制。它們的完整性遭到破壞,阻礙氫擴(kuò)散的性能損失。燃料元件表面的氧化層,極大地降低了降解和氫滲透速率。
國(guó)際熱核實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆的真空腔壁和其組成元件,在其工作過(guò)程中,與產(chǎn)生的等離子和金屬粉塵接觸,將會(huì)吸收氚。最后,反應(yīng)堆可能很快就變得具有放射性,從而影響其未來(lái)的使用。研究的結(jié)果表明,等離子的含量應(yīng)當(dāng)控制在阻礙氚在材料中累積的范圍內(nèi),由此確保反應(yīng)堆安全。
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標(biāo)簽: 壓水堆, 鋯涂層, 腐蝕, 輻射增強(qiáng)滲透, 氫氣

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