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等离子体辐照材料的研究提供了关于材料损伤的新知识

摘要 热核反应堆是解决全球能源危机的可能途径之一。能量是通过结合氢同位素产生的,即使等离子体室壁上的温度在正常条件下应低于 1000 °C

热核反应堆是解决全球能源危机的可能途径之一。能量是通过结合氢同位素产生的,即使等离子体室壁上的温度在正常条件下应低于 1000 °C,但在某些情况下,它可以达到高于钨的熔化温度 (3400 °C) 的值。塔林大学博士生 Jana Paju 研究了等离子体辐射如何损坏材料以及损坏如何演变。希望使用电导率作为分析方法能够预测损伤的长期累积。

在研究过程中使用了破坏性和非破坏性方法。目标是找出这些分析方法的重叠和缺点。另一方面,重点还在于与常规条件相比,罕见但极端的事件是否以及如何影响材料的行为。

“研究证明,即使在轻度二次照射的情况下,照射的协同效应也会出现,”坡州说。“这是第一次使用电导率分析等离子体辐照材料中的损伤,它能够描述其他方法无法描述的损伤程度。”

除了熔化、熔化材料的侵蚀和汽化外,辐照循环之间冷热温度的变化也会损坏样品的表面,如表面的热膨胀开裂。但表面损伤的扩展并不总能提供关于实际材料损伤扩展的足够信息,因为机械等离子体冲击波造成的内部损伤可能仍然隐藏。研究表明,虽然不同的辐照周期对表面造成相似的损伤,但材料内部的物理性质却大不相同。

研究中最重要的部分是所用分析方法的比较。研究得出的结论是,电导率分析以前没有以这种方式用于等离子体辐照样品,可以比较辐照样品。另一个结论是,在物体内部,在从扫描电子显微镜获得的图像中看不到损坏的深度处,导电性也降低了,类似于材料的显微硬度。这种相关性的知识允许在不破坏材料的情况下研究材料。