【摘 要】
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钨金属具有高熔点,高热导率,低Z原子溅射率和不与氘氚共沉积等优异性能,已被选为ITER和DEMO中偏滤器和第一壁的面对等离子材料.聚变堆运行过程中面对等离子体材料受到中
【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,330013
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钨金属具有高熔点,高热导率,低Z原子溅射率和不与氘氚共沉积等优异性能,已被选为ITER和DEMO中偏滤器和第一壁的面对等离子材料.聚变堆运行过程中面对等离子体材料受到中子和He辐照,造成材料中He和空位型缺陷的引入和累积,引起材料发生韧性下降,韧脆转变温度点升高,表层剥离等影响聚变堆安全运行的一系列问题,因此He在钨材料中的行为是聚变领域材料性能研究的热点问题.本文选用商用的多晶钨片为研究对象,样品在辐照前单面抛光,并在真空为5×10-3 Pa的退火炉中1400℃退火两个小时去除应力.利用北师大低能物理所的离子注入机在金属钨材料中引入He和空位,在样品依次连续注入能量为50keV、35keV和30keV的不同注量的He离子,随后对其中最高注氦量的钨样品在惰性氮气中不同温度退火0.5h.在北京高能物理研究所慢正电子束流装置进行相关测试,利用S(E)和W(S)参数分析了不同实验条件下He离子辐照的金属钨中He相关空位型缺陷的变化.实验结果表明随着He注量的升高,钨样品中的S参数变大,表明此注量范围内He相关空位型缺陷数目或尺寸随着He注量的升高逐渐变大,而样品的W(S)参数点沿直线分布,直线斜率随He注量的升高逐渐变小,表明样品内部空位型缺陷的类型相同,S参数的变化主要与空位型缺陷数量的变化有关；对最高注量样品进行350℃和550℃退火,发现在2-8 keV的正电子能量探测范围内,S参数呈现平台分布并随退火温度升高而降低,表明该探测范围为He引起损伤的区域,注He样品在退火后内部的间隙原子与空位发生复合以及空位之间发生聚集,引起空位型缺陷数量的减少,造成S参数值的降低.该范围内的W(S)参数点分布所沿的直线斜率呈现随退火温度升高而变大的趋势,变化原因可能与空位型缺陷数量和空位型缺陷类型随退火温度的变化有关.
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