核石墨中辐射损伤的演化——结构与微观结构的比较研究
材料科学
2025-02-21 v1
摘要
石墨作为高温气体冷却堆（HTGR）的材料，将暴露于恶劣环境。石墨结构在辐射下的稳定性是第四代核反应堆效率、可靠性和安全性的关键因素。本研究对三种核级石墨进行了辐射实验——两种商业制造的石墨（IG-110 和 NBG-17）以及实验室内部材料（NCBJ）。样品在 400℃下接受 150 keV Ar+ 和 He+ 离子轰击，离子/厘米²的 fluence 范围为 1E12 到 2E17，以模拟堆内条件。为分析结构损伤水平、损伤类型及晶体尺寸变化，采用原位拉曼光谱。开发了光谱拟合方法。此外，对辐射材料进行了 SEM 观察。结果表明，随着低剂量水平下的轻微退化以及高剂量下的快速恶化，材料经历了结构退化（无定形化）。此外，经 Ar+ 离子辐射的材料比 He+ 离子辐射的材料结构失序更严重。核石墨的微观结构演化与其结构退化呈阶梯式特征。
引用
@article{arxiv.2502.11851,
title = {Evolution of radiation-induced damage in nuclear graphite -- a comparative structural and microstructural study},
author = {Magdalena Wilczopolska and Kinga Suchorab and Magdalena Gaweda and Malgorzata Frelek-Kozak and Pawel Ciepielewski and Marcin Brykala and Wojciech Chmurzynski and Iwona Jozwik},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.11851},
year = {2025}
}