離子輻照和氧化對IG-110核級石墨中的點缺陷的影響

編號：NMJS07255

篇名：離子輻照和氧化對IG-110核級石墨中的點缺陷的影響

作者：李明陽 張雷敏 呂沙沙 李正操

關鍵詞： 球床模塊式高溫氣冷堆 核級石墨 離子輻照 氧化 點缺陷

機構： 清華大學工程物理系 中核北方核燃料元件有限公司 北京師范大學核科學與工程學院 清華大學材料學院

摘要： 核級石墨是球床模塊式高溫氣冷堆(HTR-PM)中的一種關鍵材料,在堆內(nèi)用作燃料元件基體材料、結構材料和中子反射層材料.研究核級石墨輻照和氧化行為下的缺陷演化對反應堆安全具有重要意義.本文對IG-110石墨樣品進行了一系列包含不同順序和不同條件的離子輻照和氧化的實驗,分為僅輻照、僅氧化、輻照后氧化、氧化后輻照,通過觀察其結構、形貌、石墨化程度和點缺陷的演化,研究離子輻照和氧化對IG-110核級石墨中點缺陷的影響.拉曼光譜表明,隨輻照劑量的增大,拉曼峰強比ID/IG先增大后減小,說明離子輻照使石墨中產(chǎn)生了點缺陷,且點缺陷在輻照劑量增大時進一步發(fā)生演化;氧化后石墨化程度增大,說明高溫下的退火效應使點缺陷發(fā)生復合,因此氧化之后點缺陷數(shù)量減少.氧化后輻照樣品的點缺陷含量低于僅輻照樣品,輻照后氧化樣品的點缺陷含量高于僅氧化樣品.正電子湮滅多普勒展寬揭示了離子輻照后石墨中僅有點缺陷,而氧化使點缺陷部分回復.離子輻照和氧化對石墨中點缺陷的演化產(chǎn)生相反的影響,即離子輻照使平均S參數(shù)增大,平均W參數(shù)減小,而氧化使平均S參數(shù)減小,平均W參數(shù)增大.對于輻照后氧化的樣品,850℃高溫的退火效應不足以使點缺陷完全回復.