【摘 要】
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钨及其合金材料作为聚变堆装置中面临等离子体的重要候选材料,其在高热/粒子流作用下的损伤行为,不仅关系到材料的使用寿命,还会影响等离子的稳定性以及聚变反应堆装置的
【机 构】
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四川大学物理科学与技术学院,成都,610064四川大学物理科学与技术学院,成都,610064;东华理工大学核工程与地球物理学院,南昌,30013
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钨及其合金材料作为聚变堆装置中面临等离子体的重要候选材料,其在高热/粒子流作用下的损伤行为,不仅关系到材料的使用寿命,还会影响等离子的稳定性以及聚变反应堆装置的安全性,因此研究钨及其合金材料在高热/粒子流作用下的损伤行为,具有重要的科学和工程意义.W-ZrC合金经表面抛光并经过1000℃退火,在GLADIS(一台利用高热流H/He粒子源模拟聚变堆中相关热负荷条件,对PFMs/PFCs服役性能进行测试的大型设备)上进行高热流加载实验,热通量的分布通过高斯拟合,得到边缘样品的温度是中间样品温度的85%左右.W-ZrC分别在H粒子源和H+6%He的粒子源上进行高热流加载,其中H粒子源热通量为10 MW/m2,能量为29 keV,加载880 s后总通量为3.4×1024 atoms/m2,中间温度约为1 000℃,边缘温度约为850℃;H+6%He粒子源热通量为8 MW/m2,能量为27 keV,加载2100 s后总通量是6.7×1024 atoms/m2,中间温度约为800℃,边缘温度约为700℃.本文利用北京高能物理所的慢正电子束流装置测量了上述辐照样品的慢正电子湮没多普勒展宽能谱,分析了样品中空位型缺陷的变化.实验结果表明:在H粒子辐照的样品中,温度高的中间辐照W-ZrC样品的S值比温度低的边缘辐照W-ZrC样品的S值要低很多,通过相关分析发现其S参数减小的原因很可能是更高的温度有利于氢的迁移和扩散,此时的氢很可能被吸引到钨中原有的空位型缺陷处,从而改变了原有的缺陷类型所致.同时为了了解He粒子辐照对样品的影响,分析了温度在1000℃的H粒子源中间辐照的样品和温度在800℃的H+6%He粒子源中间位置辐照的样品,发现H+6%He粒子束辐照的样品的S值要远大于H粒子束辐照的样品,初步的测试结果表明新加入的氦可能导致了该合金样品中空位型缺陷的数目或者尺寸的增加.
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