渗铝涂层不锈钢氘渗透特性实验研究

摘要

氚渗透是聚变堆氚生产和使用的重要研究领域。聚变堆燃料循环系统、产氚包层和回路系统都装载有大量的氚，其第一壁材料、产氚包层材料、氚工艺管线等结构部件处于高温或强辐照工况条件，氢及其同位素氘/氚在结构材料中的溶解、扩散和渗透特性研究得到了极大的关注。 本论文针对聚变堆产氚包层、氚处理工艺系统、储存容器材料等结构部件防氚渗透涂层工艺技术研究，建立一种快捷、有效的方法——四极质谱渗透实验系统来测量316L不锈钢渗铝涂层的氢/氘渗透特性，掌握氢/氘渗透率测试分析技术，此实验装置为自行研制的全不锈钢超高真空系统，该系统由四极质谱分析系统、气体渗透高真空系统以及渗透实验装置组成，此系统分析灵敏度好、准确率高，操作简便快速；并在此基础上，结合渗铝涂层工艺研究，开展不锈钢涂层的氢/氘渗透试验，并探索不锈钢涂层的氢/氘渗透特性。在实验中采用了未涂铝样品作为对比样品进行渗透测量，研究涂层对抗氢/氘渗透性能的影响。最终通过实验得出镀膜复合体的渗透、扩散、溶解等热力学特性参数，拟和出热力学方程，为优化涂层工艺条件和性能参数提供依据。在温度为350℃时，渗铝涂层管与未涂层管相比，氚渗透率降低因子大于30，扩散系数降低因子大于10。表明316L不锈钢表面渗铝对抑制氘渗透具有良好的作用。且膜和基体有很高的结合强度。因此，316L不锈钢基体表面渗铝，是一种优良的抗氢渗透材料。

目录

文摘

英文文摘

哈尔滨工程大学学论文原创性声明

第1章引言

第2章实验样品、实验装置及分析方法

第3章玻璃微漏孔的氘漏率特性实验研究

第4章四极质谱氘漏率和离子流关系测量的实验研究

第5章薄壁管状不锈钢基体样品的氘渗透特性的实验研究

第6章薄壁管状涂层不锈钢样品的氘渗透特性的实验研究

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢