Взаимодействие дейтерия с аустенитной нержавеющей сталью SS316

Abstract

Изучено накопление и десорбция дейтерия, имплантированного в аустенитную нержавеющую сталь SS316 до концентраций ~ 1 ат.%, а также влияние гелия и радиационных дефектов на процесс массопереноса дейтерия и изменение механических свойств стали при разных уровнях повреждаемости. Образцы облучали ионами 15 кэВ/D, 30 кэВ/Не и 1,4 МэВ/Ar. Облучение высокоэнергетичными ионами аргона использовали для моделирования дефектной структуры, которая образуется в материалах ядерных энергетических установок. Исследования выполнены методами ионной имплантации, ядерных реакций D(³He,p)⁴He с использованием анализирующих пучков ³He (Е = 0,3…1,4 МэВ), термодесорбционной спектроскопии, просвечивающей электронной микроскопии и наноиндентирования. Установлено, что удержание дейтерия в стали существенно повышается в присутствии радиационных повреждений, созданных предварительной имплантацией ионов гелия и аргона.

Вивчено накопичення та десорбція дейтерію, імплантованого в аустенітну нержавіючу сталь SS316 до концентрацій ~ 1 ат.%, а також вплив гелію і радіаційних дефектів на процес масопереносу дейтерію та зміну механічних властивостей сталі при різних рівнях пошкоджень. Зразки опромінювали іонами 15 кеВ/D, 30 кеВ/Не і 1,4 МеВ/Ar. Опромінення високоенергетичними іонами аргону використовували для моделювання дефектної структури, яка утворюється в матеріалах ядерних енергетичних установок. Дослідження виконані методами іонної імплантації, ядерних реакцій D(³He,p)⁴He з використанням аналізуючих пучків ³He (Е = 0,3…1,4 МеВ), термодесорбційної спектроскопії, просвічуючої електронної мікроскопії та наноіндентування. Встановлено, що утримання дейтерію в сталі істотно підвищується в присутності радіаційних ушкоджень, утворених попередньою імплантацією іонів гелію і аргону.

Accumulation and desorption of deuterium implanted in SS316 austenitic stainless steel to concentrations ~ 1 at.%, the influence of helium and radiation-induced defects on the process of mass transfer of deuterium and the mechanical properties of steel at different levels of damage were studied. The samples were irradiated with 15 keV/D, 30 keV/He and 1.4 MeV/Ar ions. For modeling of the defect structure formed in the materials of nuclear power plants, the irradiation with high-energy argon ions was performed. Studies were carried out by means such methods as of ion implantation, nuclear reactions D(³He,p)⁴He with analyzing beam of ³He (E = 0.3…1.4 MeV), thermal desorption spectroscopy, transmission electron microscopy and nanoindentation. It was found that the retention of deuterium in steel is increased significantly in the presence of radiation damage created by helium and argon pre-implantation.