РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ОСОБЛИВОСТЕЙ ВЗАЄМОДІЇ НИЗЬКОЕНЕРГЕТИЧНИХ ПРОТОНІВ З НЕРЖАВІЮЧОЮ СТАЛЛЮ 12Х18Н10Т

 

О.А. Федорович¹, В.В. Гладковський¹, Л.М. Войтенко¹, Є.Г. Костін¹, Б.П. Полозов¹, В.О. Петряков¹, О.А. Рокицький¹, О.С. Оберемок², О.Д. Рудь³, С.С. Поліщук³

 

¹Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ, Україна

²Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України, Київ, Україна

³Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, Київ, Україна

 

Нержавіюча сталь 12Х18Н10Т є одним з найпоширеніших конструкційних матеріалів в ядерній енергетиці та для конструкцій перспективної ядерної енергетики. Це зв’язано з важливими перевагами цієї марки сталі над іншими марками конструкційних сталей. Це такі переваги: вона корозійностійка; не намагнічується, тому з неї роблять корпуси різноманітних установок, в тому числі і плазмові та плазмохімічні, які працюють з хімічно активними речовинами (фтор, хлор, кисень та їх радикалами); пропускає всередину магнітні поля; має достатньо високі механічні властивості; легко зварюється аргоново дуговим методом; добре полірується та інші. Ця сталь ще називається харчовою і з неї виготовляють побутовий посуд, який не дає шкідливих сполук при нагріванні та не окислюється.

Розроблені та виготовлені в нашому відділі плазмохімічні реактори також виготовлені з цієї сталі. Розрядні електроди як активний, так і заземлений також виготовлено з цієї сталі. Під час розрядів як постійного струму, так і високочастотних відбувається бомбардування цих електродів як електронами так і позитивно і негативно зарядженими іонами, особливо в хімічно активних газах, які мають великі потенціали «спорідненості до електрона». При цьому відбувається фізичне розпилення електродів, плазмохімічне витравлення деяких складових нержавіючої сталі, які можуть утворювати з галогенами летючі гази, так і проникнення іонів з малими масами в глибину електродів, (наприклад водню, гелію). При цьому може відбуватись збільшення крихкості сталі і інші зміни.

Було проведено дослідження одного з електродів, який був тримачем підкладки і опромінювався протонами сотні годин під час обробки конструкційних матеріалів. На рис. 1 приведено результати кількісного рентгенолюмінесцентного аналізу поверхні опроміненої протонами сталі 12Х18Н10Т.

Название спектра Al Si Ti Cr Mn Fe Ni Zn Mo Сумма Спектр 9 0.25 0.73 0.73 23.14 1.24 57.40 7.69 8.42 0.39 100.00 Спектр 10 0.19 0.67 0.72 17.73 1.49 55.96 7.00 15.68 0.57 100.00 Спектр 11 0.40 0.88 0.66 22.98 1.07 57.10 8.31 8.33 0.28 100.00 Спектр 12 1.37 1.50 0.45 27.21 1.14 52.68 7.89 7.49 0.28 100.00

 

Для порівняння в таблиці приведено результати такого ж аналізу зворотної сторони того самого полірованого зразка. З порівняння видно, що на робочій стороні виникає певна кількість домішок цинку, якого немає на неопроміненій стороні підкладкотримача. Немає цинку і в конструкційних матеріалах іонного джерела протонів [1, 2 ], який виготовлений виключно з сталі 12Х18Н10Т та фторопласту. Аналогічні результати одержані і при вторинній іонній мас-спектрометрії. Механізми появи цинку в складі нержавіючої сталі потребують більш детальних досліджень.

1.      O.A. Fedorovich et all. // PAST, №4 (116), 2018, Р. 302

2.      В.В. Гладковский і ін.//ТКЕА., № 5-6, с 39.