离子辐照和氧化对IG-110核级石墨中的点缺陷的影响

编号：NMJS07255

篇名：离子辐照和氧化对IG-110核级石墨中的点缺陷的影响

作者：李明阳 张雷敏 吕沙沙 李正操

关键词： 球床模块式高温气冷堆 核级石墨 离子辐照 氧化 点缺陷

机构： 清华大学工程物理系 中核北方核燃料元件有限公司 北京师范大学核科学与工程学院 清华大学材料学院

摘要： 核级石墨是球床模块式高温气冷堆(HTR-PM)中的一种关键材料,在堆内用作燃料元件基体材料、结构材料和中子反射层材料.研究核级石墨辐照和氧化行为下的缺陷演化对反应堆安全具有重要意义.本文对IG-110石墨样品进行了一系列包含不同顺序和不同条件的离子辐照和氧化的实验,分为仅辐照、仅氧化、辐照后氧化、氧化后辐照,通过观察其结构、形貌、石墨化程度和点缺陷的演化,研究离子辐照和氧化对IG-110核级石墨中点缺陷的影响.拉曼光谱表明,随辐照剂量的增大,拉曼峰强比ID/IG先增大后减小,说明离子辐照使石墨中产生了点缺陷,且点缺陷在辐照剂量增大时进一步发生演化;氧化后石墨化程度增大,说明高温下的退火效应使点缺陷发生复合,因此氧化之后点缺陷数量减少.氧化后辐照样品的点缺陷含量低于仅辐照样品,辐照后氧化样品的点缺陷含量高于仅氧化样品.正电子湮灭多普勒展宽揭示了离子辐照后石墨中仅有点缺陷,而氧化使点缺陷部分回复.离子辐照和氧化对石墨中点缺陷的演化产生相反的影响,即离子辐照使平均S参数增大,平均W参数减小,而氧化使平均S参数减小,平均W参数增大.对于辐照后氧化的样品,850℃高温的退火效应不足以使点缺陷完全回复.