ВПЛИВ НИЗЬКОЕНЕРГЕТИЧНИХ ІОНІВ ГЕЛІЮ НА МАТЕРІАЛИ ЯДЕРНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ

 

В.В. Гладковський¹, Л.М. Войтенко¹, Є.Г. Костін¹, Б.П. Полозов¹, В.О. Петряков¹, О.А. Рокицький¹, О.А. Федорович¹, В.М. Шевель¹, О.С. Оберемок²,  О.Д. Рудь³,

С.С.  Поліщук³

 

¹Інститут ядерних досліджень НАН України

²Інститут фізики напівпровідників НАН України

³Інститут металофізики НАН України

 

Матеріали традиційної ядерної енергетики використовуються також в якості першої стінки термоядерного реактора, яка в процесі роботи опромінюється іонами гелію. Тому однією з важливих задач для перспективної ядерної енергетики є дослідження змін структури поверхні матеріалів та їхньої деградація по глибині при опроміненні низько енергетичними іонами гелію.

Аналогічні дослідження актуальні і проводяться іншими авторами, наприклад в [1].

Дослідження проводились на експериментальному джерелі іонів, яке описано в роботах [2,3]. З метою уникнення пробоїв постійної напруги зміщення, яка прикладається між активним електродом і тримачем підкладки, а також радіаційних пошкоджень оброблюваних матеріалів було обрано наступний режим: струм розряду I_р = 5 А, напрузі від’ємного зміщення (без пробоїв) U_зм = 260 В. Експозиція становила 36 годин, робочий тиск в плазмохімічному реакторі P = 0,13 Тор, при напруженості магнітного поля H~ 300 Е.

Для досліджень змін хімічного складу поверхні зразків після їхнього опромінення іонами гелію було використано якісну вторинну іонну мас-спектрометрію. Методика і умови таких досліджень приведені в роботі [2]. Проводились порівняльні дослідження оброблених та необроблених зразків в діапазоні мас 1 – 250 а.о.м., а також окремих мас по глибині проникнення в зразки. Розпорошення зразків при вторинній іонній мас –спектрометрії проводилось іонами аргону з енергією 500 еВ з струмом первинних іонів 4 мА, а експозиції складали до 1200 сек.

Проведено дослідження змін поверхні після опромінення матеріалів іонами гелію мікрофотографічними методами і растровою електронною мікроскопією. Виявлено суттєві зміни оброблених іонами гелію поверхонь. Одночасно проведено кількісний рентгенолюмінесцентний аналіз поверхні матеріалів. Виявлена суттєва очистка поверхні матеріалів іонами гелію. Після опромінення поверхня з рівномірної стала острівковою.

 

 

1.      Е.А. Денисов і ін // Журнал технической физики, 2013, том 83, вып. 6, c 3.

2.      O.A. Fedorovich et all. // Problems of atomic science and technology, №4 (116), 2018. Р. 302.

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