Реферати українською » Физика » Використання установки ДСМ-2 для моделювання поведінки перших дзеркал в термоядерному реакторі ІТЕР


Реферат Використання установки ДСМ-2 для моделювання поведінки перших дзеркал в термоядерному реакторі ІТЕР

Предыдущая страница | Страница 2 из 2
іеакристаллизованних дзеркал (>КрЗ), виготовлених із сплавуZr41>Ti14>Cu12.5>Ni10>Be22.5.

На рис. 3.7 показані результати вимірів рентгенівськогодифрактометра. Очевидно, що залежність відносної інтенсивності відображення гама-променів від кута в аморфному дзеркалі, характеризується "горбом", типовим для аморфною структури.Вакуумний відпал зразка значно змінює результати дифракції: замість поширюваного максимуму наотожженном зразку гострі з'являються піки, що є специфічними для кристалізованої структури.

Під час проведення експерименту з аморфними ікристаллизованними зразками, в однакових умов, зазначалося, що й поведінка дуже відрізняється. Бомбардування іонами аргону призвела до розвитку шерехатості й відповідному зменшенню коефіцієнта відображення для кристалізованих зразків, але ще не відбилася намикрорельефе чи оптичних властивості аморфних зразків.

Бомбардування кристалізованих дзеркал іонами дейтерію призвело до появи тріщин лежить на поверхні зразка (>рис3.8).

Нарис.3.9 показаний спектральний коефіцієнт відображення кристалізованого зразка. Після бомбардування іонамиAr з енергією 1кеВ, відбивна здатність різко падає. Бомбардування іонами дейтерію з енергією 1кеВ, викликало додаткове падіння коефіцієнта відображення, найімовірніше через хімічних процесів лежить на поверхні. З іншого боку, це додаткове зниження було фактично повністю відновлено тривалої бомбардуванням іонамидейтериевой плазми з енергією 60еВ. Неможливість повернути коефіцієнт відображення на початковий рівень доводить, що цього - поверхнева нерівність, розвинена через бомбардування іонамиAr.

У табл. 1 наведено умови й одержують результати послідовних експозицій іонамидейтериевой плазми (енергія іонів 60еВ, щільність іонного потокуj=2.09мA/см2) обох зразків (АЗ –АМА-3;КрЗ –АМК-3) зелементним складом.

Табл.1 Умови й одержують результати послідовних експозицій іонамидейтериевой плазми

Номер експозиції Повне час експозиції, хв

Доза іонів

1024ион/м2

Збільшення ваги, мкг
>АМА-3 >АМК-3
1 60 0.47 30 40
2 360 2.82 620 -20 (тріщини берегах)
3 660 5.17 920 640
4 960 7.52 820 Руйнування зразка (рис. 3.9)
5 1160 9.09 325 -
6 1460 11.45 825 -
7 1760 13.80 870 -

На рис. 3.10 показано фотографія, свідчить про те, що кристалізований зразок зруйнувався, тоді як у поверхні аморфного зразка не виявили ніяких видимих змін. Подальша бомбардування аморфного дзеркала до потоку 13.8·1024 >ионсм2 не привела до жодних видимим змін.


Залежність загального приросту ваги від повногофлюенса іонівдейтериевой плазми обох аморфних дзеркал помітні нарис.3.11. Очевидно, що обидві зразка поводяться однаково, і ваги зростає пропорційно повногоионномуфлюенсу.

Дані результатів видно, що аморфні сплави, містятьгидридообразующие елементи, поглинають дейтерій, хоч й у різного рівня.

Метою подальших експериментів, у яких особисто брав участь, стала перевірка поглинання аморфними сплавами дейтерію, за відсутності у ньомугидридообразующих компонент.

2.4 Методика і проведення експерименту

2.4.1 Робочий цикл. Дані експерименту для зразків у міді нержавіючої стали

Перед експериментом виробляється установка зразка в власник. Утримувач зі зразком міститься у шлюзову камеру, яка відкачуютьфорвакуумним насосом до тиску 3-4мВ за шкалоювакуумметраВИТ-1. Паралельно з шлюзової камерою відкачують камера магнітної пастки до тиску ~ 10-5 >торр. Після попередньої відкачування шток зі зразком вводять у камеру через ковзне ущільнення, отже зразок перебувають у потоці плазми, випливаюче з магнітної пастки вздовж силових ліній. Виробляється відкачка камери на високий вакуум – (>2-3)10-6торр, разом з відкачуванням в камері запалюєтьсяСВЧ-разряд, із єдиною метоюобезгаживания стінок камери. Контроль й вимірювання вакууму ведуть із допомогоювакуумметраВИТ-1. Після досягнення необхідного вакууму, до камери з балонанапускается дейтерій.Напуск виробляється з допомогоюпьезонатекателя до тиску (7-8) 10-6торр.

Потім у камері запалюється НВЧЭЦР розряд. Експозиція проводилася з цими двома різними енергіями потоку іонів: низька енергія (>ускоряющее напруга – 60еВ) та висока енергія (1кеВ). Вимірювання напруження і струму на зразок проводиться за допомогою вольтметра імиллиамперметра. Після експозиції зразок вилучають із вакуумної камери, й зважується. Виміри маси виробляються наравноплечих терезахВЛР-2 з точністю до 20 мкг. З кількох вимірів обчислюється середнєm.

Перед основним експериментом з аморфними дзеркалами, проводився висновок установки на робочий режим. Перевірка робочих параметрів здійснювалася у вигляді стандартної спільної тестової експозиції двох дзеркал – мідь і нержавіюча сталь.

Перед експозицією було виміряно початкові масиm0:m0(>Cu) =8,507205г,m0(SS) =6.481005г. Бомбардування проводилися за щільності струму на зразокj=6.31015>мА/см2іускоряющем напрузі 1кеВ за тридцяти хвилин. Після експозиції дзеркала повторно зважувалися і обчислюваласяm.

>m(Сu) = 84510-6 р,m(SS) = 27010-6 р.

Поизмеренному току і часу експозиції обчислюєтьсяфлюенс іонів, отриманий зразком, враховуючи од. площі:


Dі = Nі>t = j (>А/см2)>6,251018 (>e/сек.)t (сек) (3.4)

У нашому випадку потік іонів на поверхню зразка дорівнював

Nі = 0.26∙1018 (>ион/см2 з).

Отжефлюенс іонів дейтерію на зразок

Dі = 3.12∙1020 (іон/ див2 з)

Кількість розпорошених протягом експозиції атомів з од. поверхні

 (>ат./см2) (3.5)

деDm – втрата маси,m>ат – маса атома даного елемента.

Для мідного дзеркала і нержавіючого дзеркала:

(>Сu) = 0.151021 (>ат/см2),

(SS) = 0.341020 (>ат/см2) (>3.5а)

Коефіцієнт розпорошення обчислювався як співвідношення кількостівилетевших частинок до кількості зруйнованих:

  (3.6)

Для мідіY(Cu) = 0.4, для нержавіючої сталиY(SS) = 0.1.

Дані величини відповідають типовимКР для міді нержавійки за умов достатніх щодо стандартного експерименту.

Результати експериментів представлені у табл. 2.


Табл.2 Результати експериментів дляCu і SS

>Cu SS

Dі = 3.12∙1020(>ион/см2з)

Dі = 3.12∙1020(>ион/см2з)

>m = 84510-6 р

>m = 27010-6 р

Y = 0.4 Y = 0.1

2.4.2 Дані експерименту для аморфних зразків

Як було понад сказано, при бомбардуванню іонамидейтериевой плазми, спостерігалося поглинання дейтерію дзеркалами з аморфних сплавів.

Під час експерименту використовувалися дзеркала зелементним складом, але різноюмикроструктурой. Постало питання: у яких причина поглинання дейтерію дзеркалами – вмикроструктуре чиелементном складі?

Під час експерименту зазначалося, що АЗ поглинає дейтерій багато, ніжКрЗ. До того ж, на відміну останнього, (після експозиції №4 [табл.1],КрЗ розсипалося), на АЗ немає будь-яких помітних змін оптичних властивостей. Причина цього явища, певне, у цьому, що уКрЗ відбувається накопичення дейтерію вмежзеренном просторі, а АЗ відбувається дифузія й рівномірне накопичення дейтерію всього обсягу. Друга, можлива, причина поглинання дейтерію АЗ іКрЗ – його присутність серед дзеркалахгидридообразующих компонент, як-отTi іZr.

Для перевірки даної гіпотези було проведено експерименти з аморфною фольгою, яка міститьгидридообразующих компонент.

>Конкретной метою роботи дорученої мені, було дослідження поглинання дейтерію дзеркалами з аморфних сплавів залежно від наявності або відсутністьгидридообразующих компонент.

Було зроблено експозиції з низької культури й високої енергіями.

Низька енергія:

Щільність струму на зразокj=5.031015 >мА/см2,ускоряющее напруга -60еВ. Час експозиції становило 60 хвилин. До після експозиції, зразки були зважені і з отриманим даним обчисленаm= 5510-6 р.

Потік іонів на поверхню зразка становив

Nі = 0.41∙1018(іон/ див2 з)

За формулою (3.4) був обчисленафлюенс іонів

Dі = 1,49∙1020(іон/ див2 з) (>3.4б)

Кількість розпорошених протягом експозиції атомів з од. поверхні

 = 1.6∙1018 (>ат/см2) (>3.5б)

За отриманими даним був вирахувано коефіцієнт розпорошення

Y = 0.01

Висока енергія:

А) U = -1500 У

Щільність струму на зразокj=8.041015мА/см2,ускоряющее напруга -1КеВ. Час експозиції становило 30 хвилин. До після експозиції, зразки були зважені і з отриманим даним обчисленаm= 48010-6 р.

Потік іонів на поверхню зразка становив

Nі = 0.47∙1018(іон/ див2 з)

За формулою (3.4) була обчислена доза іонів

Dі = 1∙1021(іон/ див2 з) (>3.4б)

Кількість розпорошених протягом експозиції атомів з од. поверхні

 = 0.8∙1019 (>ат/см2) (>3.5б)

Із одержаних даним був вирахувано коефіцієнт розпорошення

Y = 0.04

Б) <U> = ->650В

Щільність струму на зразокj=8.041015мА/см2,ускоряющее напруга <U> = -650 У. Час експозиції становило 30 хвилин. До після експозиції, зразки були зважені і з отриманим даним обчисленаm= 37510-6 р.

Потік іонів на поверхню зразка становив

Nі = 0.47∙1018(іон/ див2 з)

За формулою (3.4) був обчисленафлюенс іонів

Dі = 0.8∙1021(іон/ див2 з) (>3.4в)

Кількість розпорошених протягом експозиції атомів з од. поверхні

 = 0.64∙1019 (>ат/см2) (>3.5в)

Із одержаних даним був вирахувано коефіцієнт розпорошення

Y = 0.032

При бомбардуванню аморфних дзеркал, які містятьгидридообразующих компонент, немає прибавки ваги, отже, дейтерій не поглинався.

Результати експериментів представлені у табл. 3.

>Табл.3 Результати експериментів для аморфною фольги

U = -60 У U = -1500 У <U> = ->650В

Dі = 1,49∙1020 (>ион/см2з)

Dі = 1∙1021 (>ион/см2 з)

Dі = 0.8∙1021 (>ион/см2 з)

>m= 5510-6 р

>m= 48010-6 р

>m= 37510-6 р

Y = 0.01 Y = 0.04 Y = 0.032

Висновок

Результати обстеження засвідчили, що аморфна фольга, яка міститьгидридообразующие метали, не поглинає дейтерій приекспонировании до потоку іонівдейтериевой плазми, на відміну дзеркал з сплавуZr41>Ti14>Cu12.5>Ni10>Be22.5. Базуючись на отримані результати, можна дійти невтішного висновку: визначального чинника поглинання дейтерію аморфними і закристалізованими дзеркалами, служить наявністьгидридообразующих компонент велементном складі дзеркал (цирконій і титан).Вторичним чинником, впливає на поглинання дейтерію, є мікроструктура зразка, тобто, зразки з аморфною структурою мають більш високу яка поглинає здатність проти зразками із такого самого матеріалу, але маютьнано-кристаллическую структуру.


ЛІТЕРАТУРА

1.Nuclear Fusion 49 (2009)/Progress in research anddevelopment ofmirrorsfor ITERdiagnostics.

2.V.S.Voitsenya et. al./Simulation ofradiationeffects onreflectorsusing heavyionbeams/ Journal ofNuclearMaterials1994. №212-215.P. 443

3. H.Verbeek,J.Stober,D.P.Coster, W.Eckstein, R.Schneider/interaction ofchargeexchangeneutralswith themainchamberwalls ofplasmamachines.

4.V.S.Voitsenyaet.al./Imitation of fusionreactorenvironmenteffects onopticalproperties ofmetallicmirrors/ 7>thInt.Conf. on FusionReactormaterials,Obninsk, Russia,September 1995.

5.V.S.Voitsenyaet.al./Overview metalmirrorsprospects in FusionReactors/Plasma PhysicsReportsVol. 20 № 2 (1994).

6.V.S.Voitsenya et. al./On thechoice ofmaterialfor thefirstmirrors of fusionreactorplasmadiagnostics/PlasmaDevices andOperations, 1999,Vol. 7,pp. 243-254.

7.V.S.Voitsenya et. al./Ionenergydistributioneffects ondegradation ofopticalproperties ofion-bombardmentcoppermirrors/Surface andCoating Technology 103 – 104 (1998) 365 – 369.

8.V.S.Voitsenyaet.a./Erosion ofsteelunderbombardmentwithions of adeuteriumplasma/Vacuum 58 (2000) 10 – 15.

9.V.S.Voitsenya et. al./Erosion ofsteelunderbombardmentwithions of adeuteriumplasma/Vacuum 58 (2000) 10-15.

10.V.S.Voitsenya et. al./On thechoice ofmaterialfor thefirstmirrors of fusionreactorplasmadiagnostics/ Journal ofNuclearMaterials 258-263 (1998) 1919-1923.

11.V.S.Voitsenyaet.al.Behavior ofamorphous metalalloymirrorsunderionbombardment.

12.V.S.Voitsenya et. al./Modification ofopticalcharacteristics ofmetallicamorphousmirrorsunderionbombardment/Plasmadevices andoperationsVol. 17, No. 2,June 2009, 144-154

13. В.С.Войценя, В. Г. Коновалов та інших./ Очищення поверхні мідних дзеркал у водневій плазмі/ Доповідь на конференції " Та фізика і техніка плазми" Мінськ 13-15 вересня 1994.


Предыдущая страница | Страница 2 из 2

Схожі реферати:

Навігація