利用飞行时间-二次离子质谱研究钨材料中的氢行为与ISG玻璃腐蚀层中的元素分布

发布时间：2021-05-11 23:35

　　核能的利用被认为可以解决包括能源危机在内的一系列问题,相应的科学研究也在广泛展开。核能包括裂变能与聚变能,其中裂变核反应除了可提供巨大的能量外,也会产生大量的放射性废物。玻璃固化技术具有处置效率高、适合长期存放等优点,因此成为当前广泛使用的放射性废物处置技术。然而,玻璃固化体的存放时间往往要达到百万年以上,其本身的抗腐蚀性能与稳定性便成为重点关注的问题。另一方面,聚变能由于有着更高的产能效率与更低的放射性污染,也得到了极大的关注。但在其装置的设计与研发中,面向等离子体材料（plasma-facing materials,PFMs）的性能与选择仍需进一步研究。钨材料具有高熔点、低溅射率与低氢同位素（D/T）存留等优点,因此被用于国际热核聚变反应堆（International Thermonuclear Experimental Reactor,ITER）的偏滤器部分。其受到低能、强流的氢同位素离子轰击后的性能变化也被重点关注。这些问题往往最终归结到基础问题的研究上,例如材料中元素的分布、表界面形貌的变化等。目前的实验技术仍不足以解决以上所有的问题,新技术的引入与发展因此而变得十分重要。二... 

【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：117 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 核能与存在的问题
        1.1.1 裂变能与聚变能
        1.1.2 磁约束核聚变与面临的问题
        1.1.3 放射性废物处理与存在的问题
    1.2 飞行时间-二次离子质谱(ToF-SIMS)
        1.2.1 ToF-SIMS简介
        1.2.2 ToF-SIMS与核材料、玻璃腐蚀研究
    1.3 国内外研究进展与本论文工作
        1.3.1 国内外研究进展
        1.3.2 本论文研究内容与目的
第二章 基本理论与实验方法
    2.1 离子注入与辐照损伤
        2.1.1 入射离子在材料中的分布
        2.1.2 材料辐照效应与氢行为
    2.2 玻璃固化体与溶液的相互作用
        2.2.1 玻璃腐蚀机理
        2.2.2 玻璃腐蚀模拟与实验室技术
    2.3 二次离子质谱(SIMS)技术原理
        2.3.1 材料溅射理论
        2.3.2 二次离子质谱(SIMS)
    2.4 其它分析技术
        2.4.1 扫描电子显微镜与透射电子显微镜
        2.4.2 X射线衍射分析
第三章 钨的表面形貌与氢的深度分布
    3.1 材料处理与离子注入
        3.1.1 钨材料与预处理
        3.1.2 离子注入实验
        3.1.3 分析实验过程
    3.2 注入条件与氢深度分布、微观结构的相关性
        3.2.1 剂量与表面形貌相关性
        3.2.2 能量效应与深度分布
        3.2.3 讨论与小结
    3.3 氢在钨中的深度分布与退火行为
        3.3.1 深度分布与长期变化行为
        3.3.2 等温退火下的氢分布行为
        3.3.3 讨论与小结
    3.4 离子预注入对氢在钨中的分布影响
        3.4.1 离子预注入后氢在钨中的深度分布
        3.4.2 注入截面观察
        3.4.3 讨论与小结
第四章 ISG腐蚀玻璃中的元素分析
    4.1 样品制备与腐蚀实验
        4.1.1 ISG玻璃制备与腐蚀
        4.1.2 ToF-SIMS样品制备
        4.1.3 实验分析过程
    4.2 块状腐蚀ISG样品的氢分布
        4.2.1 元素深度分布及成像条件
        4.2.2 块状ISG腐蚀玻璃的元素成像
        4.2.3 讨论与小结
    4.3 颗粒状ISG腐蚀样品的元素分布
        4.3.1 SEM成像分析
        4.3.2 颗粒状ISG腐蚀样品的元素成像
        4.3.3 讨论与小结
第五章 总结与展望
    5.1 研究总结
        5.1.1 钨中的H行为及其微观结构
        5.1.2 ISG玻璃腐蚀层的元素分析
        5.1.3 ToF-SIMS方法的应用
    5.2 研究展望
在学期间的研究成果
参考文献
致谢



本文编号：3182311