氢在HR—1不锈钢中迁移特性的热动力方法研究.pdf.pdf

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第卷第期核聚变与等离子体物理...
年月
氢在一不锈钢中迁移特性的
热动力方法研究
邓柏权黄秋荣彭利林丁止
、
二/弓
④校工业西南物理研究院,成都
毛鸥杜家驹刘兴钊陆梓
中科院台肥团体物理所岢肥

, 本文研究了氢在一不错锕中热动力驱动的宏观迁移特性。用不同的方法电化学方法和
,得到了在有意义的温度范围
内出气峰的位置以及氢在一材料中扩教、溶解、渗透暮敷与温度的关系,井与渗透法测得的结果

际意义。
关键词真空加热释气法移疗￡,烈力方
引言
文献介绍过不锈钢,,氢同
位素氘、氚在热动力驱动下的质量迁移特性对燃料粒子再循环、堆芯等离子体密度控制、聚变
堆运行的氚投料量的估计、氚泄漏率的计算有重要参考价值。
本工作用电化学方法预先使—材料充氧,然后以均匀加热速率升温,得到氢释放速率
与温度的关系曲线,找到了该材料的出气峰的位置。这对了解材料的晶格缺陷的性质和氧原子
被这类陷阱捕集后再跃出陷阱的激活能提供了有用的数据。
假定较高温度下—中的氧主要是捕集在均匀晶格之间,忽略缺陷和杂质对氢的捕集。
取一组不同几何形状的不锈钢样品,在氢气压和温度下预充氢
之后,立即将其投入液氮中使氢冻结在样品内。然后在真空中加热释气,收集并用气相色谱法
测定在时间闻隔内释放出的氢气量。用非线性最小二乘法拟合实验数据,得到了氢在—
材料中扩散、溶解、渗透系数随温度的变化关系。:用测得的结果符
合得较好,也与我们用超高真空气相氢渗透装置所测得的结果较好地符.
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桩聚变与等离子体物理第卷
电解法渗氢与热抽取实验
. 实验描述
电化学方法渗氢原理示意图如图所示。研究电极为·样品。我们不关心电解渗氢的
具体过程,因为影响这个过程的因素较多,如控制电解质比较困难,金属表面层和阴撅过程也
不容易人为控制。假定一旦氢渗入样品达到饱和后,它们与样品内晶格及空穴相互作用同气相
渗氢方法进入样品内的氢行为是一样的。渗氢后,放入真空室内进行加热升温对不同的升
温速率,,如图所示
图电化学方法对—样品渗氯圈热抽取法测定氯释放速率示意图
——电■弛——电■池——电龊——石英真空宣——试样——首式加
——.试样试齄电撮——记录仪热炉——程序控置仪——真空阀——
——恒电位倥——恒电魂匣——参比电撮. 脉冲真空定氲仪.
热抽取法
渗氢后的样品放入真空室内进行加热升温,被缺陷捕集的氢原子因平均动能增加而跃出
陷阱。设位于金属晶格缺陷内的氢原子跃出陷阱的激活能为,时刻样品内氢原子数为,
则单位时间释放出的氢原子散为;
一—一五/
是样品温度,采用均匀升温对样品加热,一警一常数。当升高时,一/增
大,但Ⅳ减步,故在某个特征温度。当时,一最大
,即内收集到的氢最多,
令:

一
得:
一/。一/魍
一
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第期邓柏权