Bildande energier av H-defektkomplex i bestrålad α-Al2O3 som en funktion av Fermi-nivån i Al-rika (vänster) och O-rika (höger) tillväxtmiljöer. Kredit:PAN Xindong
Nyligen, forskare under ledning av prof. Zhou Haishan från Institute of Plasma Physics (ASIPP) vid Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS) rapporterade sina nya rön om påverkan av strålningseffekter på vätepermeation genom alfa-aluminiumoxid (α-Al) 2 O 3 ) tritiumpermeationsbarriär (TPB).
Självförsörjning med tritium är en av de viktigaste frågorna i utvecklingen av kärnfusionskraft. Det är också en av de högsta prioriteringarna för den kinesiska Fusion Engineering Test Reactor (CFETR).
För att minska genomträngningen av tritium så mycket som möjligt, ett tunt beläggningsskikt vidhäftat på den yttre ytan eller innerväggen av konstruktionsmaterialen i filten och hjälpsystemen för tritiumhantering, TPB, föreslås. a-Al 2 O 3 , tack vare sin goda termiska stabilitet, elektrisk isolering strålningsstabilitet och hög permeationsreduktionsfaktor (PRF), anses vara det mest lovande TPB-materialet för fusionsreaktorer.
Dock, många strålningsdefekter kan produceras genom neutronkollisionskaskaden i fusionsreaktor, som har allvarliga effekter på den effektiva PRF för a-Al 2 O 3 .
Efter att ha utforskat inverkan av strålningsinducerade punktdefekter på upplösnings- och diffusionsegenskaperna för väte (H) i α-Al 2 O 3 , laget fann att de isolerade defekterna kan fånga flera H-atomer för att bilda H-defektkomplex och hindra diffusionsprocessen av H, vilket resulterar i en högre PRF för a-Al 2 O 3 TPB.
Förutom, den låga migrationsbarriären för OiH-, leder till en högre diffusivitet, ansågs vara en möjlig bakomliggande orsak till den låga genomträngningseffektiviteten för α-Al 2 O 3 TPBs i bestrålningsmiljöer.
De föreslog också att när det gäller förebyggande av H-permeation, den bestrålade a-Al 2 O 3 TPB är mer effektivt i en H 2 O miljö än i en H 2 miljö.
Deras resultat kan hjälpa forskare att förstå transportmekanismen för H i bestrålat α-Al 2 O 3 , och tillhandahålla en rimlig teoretisk förklaring för experimentella resultat av H-permeation i a-Al 2 O 3 under bestrålningsmiljöer under de senaste åren.
