Isotope Effect in the Interaction between Hydrogen and Fusion Reactor Materials

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

A summary is presented of results from studying the transport characteristics of hydrogen isotopes in a number of fusion reactor materials as ferritic–martensitic steels, austenitic steels, and CuCrZr–bronze. The parameters of tritium transport in the materials are obtained using experimentally measured parameters of hydrogen and deuterium transport within the classical rate theory. The applicability of this approach is discussed. It is shown that a considerable part of the experimental data is inconsistent with assumptions based on the classical theory. Other approaches are required to accurately predict tritium fluxes through fusion reactor materials.

作者简介

T. Shishkova

National Research Center Kurchatov Institute; Mendeleev University of Chemical Technology

Email: anfimova_t_a@mail.ru
123098, Moscow, Russia; 125047, Moscow, Russia

A. Golubeva

National Research Center Kurchatov Institute

Email: anfimova_t_a@mail.ru
123098, Moscow, Russia

M. Rozenkevich

Mendeleev University of Chemical Technology

编辑信件的主要联系方式.
Email: anfimova_t_a@mail.ru
125047, Moscow, Russia

参考

  1. Kuteev B.V., Goncharov P.R. // Fusion Science and Technology. 2020. V. 76. № 7. P. 836. https://doi.org/10.1080/15361055.2020.1817701
  2. Бекман И.Н. Математика диффузии: учебное пособие. Москва: Издательство ОнтоПринт, 2016. 400 с.
  3. Taylor Ch.N. // Journal of Nuclear Materials. 2022. V. 558. P. 153396. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2021.153396
  4. Черданцев Ю.П., Чернов И.П., Тюрин Ю.И. Методы исследования систем металл-водород: учебное пособие. Томск: Издательство ТПУ, 2008. 286 с.
  5. Андреев Б.М., Магомедбеков Э.П., Розенкевич М.Б., Сахаровскии Ю.А. Гетерогенные реакции изотопного обмена трития. М.: Издательство Эдиториал УРСС, 1999. 203 с.
  6. Glugla M., Antipenkov A., Beloglazov S., Caldwell-Ni-chols C. // Fusion Eng. Des. 2007. V. 82. № 5. P. 472. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2007.02.025
  7. Михайлов В.Н., Евтюхин В.А., Люблинский И.Е. и др. Литий в термоядерной и космической энергетике XXI века. М.: Энергоатомиздат, 1999. 526 с.
  8. Chen J.M., Chernov V.M., Kurtz R.J., Muroga T. // J. of Nuclear Materials. 2011. V. 417. № 1-3. P. 289–294. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2011.02.015
  9. Li M., Zinkle S.J. // Comprehensive Nuclear Materials. 2012. V. 4. P. 667. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-056033-5.00122-1
  10. Dolinski Yu., Lyasota I., Shestakov A. et al. // Ibid. 2000. V. 283–287. P. 854. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(00)00314-7
  11. Causey R.A. // Ibid. 2002. V. 300. № 2–3. P. 91. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(01)00732-2
  12. Мерер Х. Диффузия в твердых телах: монография. Долгопрудный: Интеллект, 2011. 535 с.
  13. Causey R.A., Karnesky R.A., San Marchi C. // Comprehensive Nuclear Materials. 2012. P. 511. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-056033-5.00116-6
  14. Писарев А.А., Цветков И.В., Маренков Е.Д., Ярко С.С. // Взаимодействие изотопов водорода с конструкционными материалами. IHISM’11 JUNIOR: сборник докладов Седьмой международной школы молодых ученых и специалистов. Саров: ФГУП “РФЯЦ-ВНИИЭФ”. 2012. С. 450.
  15. Oriani R. // Acta Metallurgica. 1970. V. 18. № 1. P. 147. https://doi.org/10.1016/0001-6160(70)90078-7
  16. Marchi C.S., Somerday B.P., Robinson S.L. // Intern. J. of Hydrogen Energy. 2007. V. 32. № 1. P. 100. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2006.05.008
  17. Wert C., Zener C. // Physical Review. 1949. V. 76. № 8. P. 1169. https://doi.org/10.1103/physrev.76.1169
  18. Лобко В.Н. // Взаимодействие изотопов водорода с конструкционными материалами. IHISM’10. Сборник докладов Четвертой Международной конференции и Шестой Международной Школы молодых ученых и специалистов. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ. 2011. С. 270.
  19. Esteban G.A., Perujo A., Douglas K., Sedano L.A. // J. of Nuclear Materials. 2000. V. 281. № 1. P. 34. https://doi.org/10.1016/s0022-3115(00)00188-4
  20. Sivak A.B., Sivak P.A., Romanov V.A., Chernov V.M. // Ibid. 2015. Vol. 461. P. 308. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2015.03.031
  21. Grabke H.J., Riecke E. // Mater. Tehnol. 2000. V. 34. № 6. P. 331.
  22. Houben A., Scheuer J., Rasiński M. et al. // Nuclear Materials and Energy. 2020. V. 25. P. 100878. https://doi.org/10.1016/j.nme.2020.100878
  23. Aoyagi K., Torres E., Suda T., and Ohnuki S. // J. of Nuclear Materials. 2000. V. 283-287. P. 876. https://doi.org/10.1016/s0022-3115(00)00140-9
  24. Gorley M., Aiello G., Henry J., Nozawa T. et al. // Fusion Engineering and Design. 2021. V. 170. P. 112513. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112513
  25. Компаниец Т.Н. // Взаимодействие изотопов водорода с конструкционными материалами. IHISM-09 JUNIOR. Сборник докладов Четвертой Международной конференции и Шестой Международной Школы молодых ученых и специалистов. Саров: РФЯЦ-ВНИИЭФ. 2010. С. 35.
  26. Компаниец Т.Н. // ВАНТ. Сер. Терм. Синтез. 2009. № 3. С. 16.
  27. Колотов В.П. Теоретические и экспериментальные подходы к решению задач активационного анализа, гамма-спектрометрии и создания малоактивируемых материалов: Автореф. дис. … доктора хим. наук: М.: Ин-т геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, 2007. 48 с.
  28. Kulsartov T.V., Hayashi K., Nakamichi M. et al. // Fusion Engineering and Design. 2006. V. 81. № 1–7. P. 701. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2005.07.019
  29. Xu Y., Hirooka Y., Nagasaka T. // Fusion Engineering and Design. 2017. V. 125. P. 343. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2017.04.022
  30. Serra E.E., Perujo A., Benamati G. // J. of Nuclear Materials. 1997. V. 245. № 2–3. P. 108. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(97)00021-4
  31. Zhou H., Hirooka Y., Ashikawa N. et al. // Ibid. 2014. V. 455. № 1–3. P. 470. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.07.061
  32. Wedig F., Jung P. // Ibid. 1997. V. 245. № 2–3. P. 138. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(97)00014-7
  33. Chen Z., Hu X., Ye M., Wirth B.D. // Ibid. 2021. V. 549. P. 152904. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2021.152904
  34. Dolinsky Y.N., Zouev Yu.N., Lyasota I.A. et al. // Ibid. 2002. V. 307–311. P. 1484. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(02)01128-5
  35. Barabash V., Peacock A., Fabritsiev S. et al. // Ibid. 2007. V. 367–370. P. 21. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.03.017
  36. Xiukui S., Jian X., Yiyi L. // Materials Science and Engineering: A. 1989. V. 36. P. 179. https://doi.org/10.1016/0921-5093(89)90857-5
  37. Cherkez D.I., Golubeva A.V., Spitsyn A.V., Chernov V.M. // Journal of Nuclear Materials. 2022. V. 571. № 1. P. 154017. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2022.154017
  38. Byeon W.J., Lee S.K., Noh S.J. // Intern. J. of Hydrogen Energy. 2020. V. 45. № 15. P. 8827. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.01.130
  39. Nemanič V., Žumer M., Kovač J. // J. of Nuclear Materials. 2019. V. 521. P. 38. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2019.04.043
  40. Houben A., Engels J., Rasiński M., Linsmeier C. // Nuclear Materials and Energy. 2019. V. 19. P. 55. https://doi.org/10.1016/j.nme.2019.01.030
  41. Quick N.R., Johnson H.H. // Metallurgical Transactions A. 1979. V. 10. № 1. P. 67.
  42. Lee S.K., Yun S.-H., Joo H.G., Noh S.J. // Current Applied Physics. 2014. V. 14. № 10. P. 1385. https://doi.org/10.1016/j.cap.2014.08.006
  43. Shiraishi T., Nishikawa M., Yamaguchi T., Kenmotsu K. // J. of Nuclear Materials. 1999. V. 273. № 1. P. 60. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(99)00018-5
  44. Shiraishi T., Nishikawa M., Fukumatsu T. // Ibid. 1998. V. 254. № 2–3. P. 205. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(97)00362-0
  45. Shan C., Wu A., Li Y. et al. // Ibid. 1991. V. 179–181. P. 322. https://doi.org/10.1016/0022-3115(91)90091-K
  46. Swansiger W.A., Bastasz R. // Ibid. 1979. V. 85–86. P. 335. https://doi.org/10.1016/0022-3115(79)90512-9
  47. Barabash V.R., Kalinin G.M., Fabritsiev S.A., Zinkle S.J. // Ibid. 2011. V. 417. № 1–3. P. 904. 10.1016/j.jnucmat.2010.12.158' target='_blank'>https://doi: 10.1016/j.jnucmat.2010.12.158
  48. Qu D., Zhou Z., Yum Y., Aktaa J. // Ibid. 2014. V. 455. № 1–3. P. 130. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.04.026
  49. Noh S.J., Byeon W.J., Shin H.W. et al. // Ibid. 2016. V. 473. P. 112. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2016.01.035
  50. Serra E., Perujo A. // Ibid. 1998. V. 258–263. Part 1. P. 1028. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00276-1
  51. Zhou H.-S., Liu H.-D., An Z.-Q. et al. // Ibid. 2017. V. 493. P. 398. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2017.06.028
  52. Esteban G.A., Alberro G., Peñalva I. et al. // Fusion Engineering and Design. 2009. V. 84. № 2–6. P. 757. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2008.12.007
  53. Peñalva I., Alberro G., Legarda F. et al. Interaction of Copper Alloys with Hydrogen // Copper alloys – early applications and current performance – enhancing processes. 2012. P. 31. https://doi.org/10.5772/34469
  54. Reiter F., Forcey K.S., Gervasini G. A Compilation of Tritium–Material Interaction Parameters in Fusion Reactor Materials // Report EUR 15217 EN. 1993
  55. Tanabe T., Yamanishi Y., Sawada K., Imoto S. // J. of Nuclear Materials. 1984. V. 123. № 1–3. P. 1568. https://doi.org/10.1016/0022-3115(84)90304-0
  56. Lyu Y.-M., Xu Y.-P., Liu H.-D. et al. // Int. J. Hydrog. Energy. 2019. V. 44. № 33. P. 18265. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2019.05.046
  57. Birnbaum H.K., Wert C.A. // Ber. Bunsenges. Physik. Chem. 1972. V. 76. P. 806. https://doi.org/10.1002/bbpc.19720760835
  58. Esteban G.A., Peña A., Legarda F., Lindau R. // J. of Nuclear Materials. 2007. V. 367–370. P. 473. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.03.114

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2.

下载 (56KB)
索引源数据
3.

下载 (194KB)
索引源数据
4.

下载 (215KB)
索引源数据
5.

下载 (193KB)
索引源数据
6.

下载 (74KB)
索引源数据
7.

下载 (181KB)
索引源数据
8.

下载 (198KB)
索引源数据
9.

下载 (121KB)
索引源数据
10.

下载 (173KB)
索引源数据
11.

下载 (157KB)
索引源数据
12.

下载 (144KB)
索引源数据

版权所有 © Т.А. Шишкова, А.В. Голубева, М.Б. Розенкевич, 2023