He h: Stream HE$H music | Listen to songs, albums, playlists for free on SoundCloud

	HE.H.h.h.h. .0095 7D 0% -0.7% -1.8% 1Y -50.0% 18.0% -2.9% Return vs Industry: HE.H отстал от канадской отрасли энергетических услуг, доходность которой за прошлый год составила 17,3%. Доходность по сравнению с рынком: HE.H отстал от канадского рынка, доходность которого составила -2,8% за последний год. Волатильность цен Является ли цена HE.H изменчивой по сравнению с отраслью и рынком? HE.H volatility HE.H Average Weekly Movement 51.2% Energy Services Industry Average Movement 8.8% Market Average Movement 10.3% 10% акций с наибольшей волатильностью на рынке СА 18,6% 10% акций с наименьшей волатильностью на рынке СА 3,8% Стабильная цена акций: HE. H более волатильна, чем 90% канадских акций за последние 3 месяца, обычно колеблясь +/- 51% в неделю. Волатильность с течением времени: за последний год недельная волатильность HE.H увеличилась с 40% до 51%. О компании /a0101 Основана Сотрудники Генеральный директор Веб-сайт n/a Mary Ma https://www.hanweienergy.com Hanwei Energy Services Corp. вместе со своими дочерними компаниями занимается выявлением и оценкой активов или предприятий для будущих слияний и поглощений. Компания занималась производством и продажей армированного стекловолокном пластика высокого давления (FRP) для нефтегазовой, водной промышленности, промышленности и инфраструктуры. Штаб-квартира компании находится в Ванкувере, Канада. Hanwei Energy Services Corp. Основные сведения Как прибыль и выручка Hanwei Energy Services соотносятся с ее рыночной капитализацией? HE.H fundamental statistics Market Cap CA$1.94m Earnings (TTM) -CA$567.33k Revenue (TTM) n/a 0,0x Отношение P/S -3,4x Отношение цена/прибыль Является ли HE.H завышенным? See Fair Value and valuation analysis Earnings & Revenue Key profitability statistics from the latest earnings report HE.H income statement (TTM) Revenue CA$0 Себестоимость выручки 0 канадских долларов Валовая прибыль 0 канадских долларов Прочие расходы CA $ 567,33K Прибыль -CA 567,33K Последняя прибыль июня 30130 . EPS)	-0.0029
Gross Margin	0.00%
Net Profit Margin	0.00%
Debt/Equity Ratio	-47.5%

Как HE.H работал в долгосрочной перспективе?

Simply Wall Street Pty Ltd (ACN 600 056 611), является корпоративным уполномоченным представителем ( Номер уполномоченного представителя: 467183) Sanlam Private Wealth Pty Ltd (AFSL № 337927). Любые советы, содержащиеся на этом веб-сайте, носят общий характер и были подготовлены без учета ваших целей, финансового положения или потребностей. Вы не должны полагаться на какие-либо советы и/или информацию, содержащуюся на этом веб-сайте, и перед принятием какого-либо инвестиционного решения мы рекомендуем вам подумать, подходит ли оно для вашей ситуации, и обратиться за соответствующей финансовой, налоговой и юридической консультацией. Пожалуйста, ознакомьтесь с нашим Руководством по финансовым услугам, прежде чем принимать решение о получении финансовых услуг от нас.

Синергические эффекты гелия и водорода в конструкционных материалах при облучении термоядерными нейтронами

Введение

Разработка безопасных, эффективных и чистых передовых ядерно-энергетических систем является передовой темой и важной поддержкой устойчивого развития во всем мире. Как наиболее многообещающий кандидат, термоядерная энергия может решить глобальный энергетический кризис. В настоящее время наиболее зрелой и популярной схемой термоядерной энергии является термоядерная энергия с магнитным удержанием, которая все еще сталкивается с рядом ключевых проблем, таких как устойчивость конструкционных материалов в экстремальных условиях (Zinkle and Snead, 2014; Knaster et al., 2016).

В ядерно-энергетических системах характеристики конструкционных материалов не только определяют КПД, выходную мощность и срок службы, но и способствуют безопасности систем. В передовых ядерно-энергетических системах, таких как термоядерные реакторы, конструкционные материалы подвергаются воздействию суровых и сложных условий эксплуатации, таких как сильное нейтронное излучение и высокие температуры в течение длительного времени. Облучение нейтронами с высоким потоком вызовет большое количество дефектов смещения, а доза может достигать сотен dpa (смещение на атом), что приведет к серьезному повреждению и ухудшению свойств конструкционных материалов (Zinkle and Busby, 2009).). Поэтому принято считать, что деградация свойств и выход из строя ключевых конструкционных материалов при длительной эксплуатации является одной из самых актуальных и сложных проблем в исследованиях перспективных ядерно-энергетических систем (Was et al., 2019).

Радиационное повреждение существенно зависит от энергетического спектра нейтронов, ядерных реакций, температуры, дозы облучения и мощности дозы. В термоядерных реакторах дейтериево-тритиевая реакция будет производить высокоэнергетические нейтроны с энергией 14 МэВ, которые вызывают не только массивные дефекты смещения, но и большое количество атомов гелия и газообразного водорода в результате реакций трансмутации (n,α) и (n,p) с такими элементами, как как железо в поверхностных конструкционных материалах. Для материалов на основе железа доза облучения будет составлять 20–30 dpa в год. Производительность (соотношение дозы газа) гелия и водорода будет составлять до 10–15 частей на млн/сутки в год и 40–50 частей на млн/сутки в год, что более чем в 10 и 40 раз выше, чем в реакторах деления, соответственно (Dai et al. др., 2020).

Было установлено, что накопление гелия в конструкционных материалах приводит к зарождению полостей и обычно увеличивает набухание (Trinkaus and Singh, 2003; Molvik et al., 2010). Термин «полость» относится к небольшому объему, состоящему из вакансий и/или атомов газообразного гелия и/или водорода, поэтому он используется здесь как общий термин для пустот и пузырьков (Zinkle, 2020). Водород может быстро выделяться из металлов из-за его низкой растворимости и высокой подвижности, которая зависит от температуры. Было продемонстрировано, что водород имеет положительную энергию связи с радиационными дефектами и будет эффективно удерживаться внутри материалов при определенной температуре (Абрамов и Элиезер, 19). 88; Бинюкова и др., 2007). Текущие исследования показали, что повреждение смещения будет взаимодействовать с одновременно произведенным гелием и/или водородом, приводя к синергетическим эффектам в конструкционных материалах бланкета. Синергетические эффекты He-H будут сильно влиять на развитие полостей и других поврежденных микроструктур, еще больше усугубляя ухудшение характеристик конструкционных материалов, такое как набухание и радиационное упрочнение. Угрозы эксплуатации конструкционных материалов, вызванные синергетическим повреждением, могут намного превышать угрозы, вызванные только дефектами смещения. (Мариан и др., 2015).

Однако не существует доступных высокопоточных термоядерных источников нейтронов или установок для комплексных испытаний материалов. На строительство некоторых запланированных источников термоядерных нейтронов по всему миру, таких как IFMIF-DONES (Donné, 2019 г.) и A-FNS (Muroga et al., 2020 г.), потребуется 10 лет. В настоящее время имеются лишь очень ограниченные данные об облучении малыми дозами термоядерных нейтронов от RTNS-II (Rotation Target Neutron Source II) в 1980-х годах (Kiritani et al. , 1984). Экспериментальные исследования ограничены, а компьютерное моделирование еще не дало точного описания процесса синергетического взаимодействия. И есть много проблем, с которыми сталкивается многомасштабное моделирование синергетических эффектов, таких как отсутствие тройной потенциальной функции и эффективных методов моделирования для эволюции кластеров дефектов в долгосрочном масштабе. Поэтому изучение синергетических эффектов He-H является чрезвычайно сложной задачей.

Радиационные эффекты в материалах при нейтронном облучении синтезом, делением и расщеплением

Радиационная стойкость ядерных материалов обычно оценивается с помощью реакторного облучения (Was et al., 2014). В отсутствие доступного источника термоядерных нейтронов исследователи ранее проводили эксперименты по облучению нейтронами конструкционных материалов термоядерных реакторов с использованием реакторов деления и источников нейтронов расщепления (Stork et al., 2017).

Однако из-за внутренней разницы в энергетическом спектре нейтронов результаты, полученные при облучении термоядерными нейтронами, значительно отличаются от результатов облучения нейтронами деления и расщепления. В отличие от термоядерных нейтронов, облучение нейтронами деления в основном создает дефекты смещения с небольшим количеством трансмутированного водорода и гелия. Имеющиеся результаты облучения термоядерными нейтронами в малых дозах в основном сосредоточены на структуре и эволюции кластеров дефектов в чистых металлах и простых сплавах (Kiritani et al., 19).84; Шимомура и др., 1985; Шимомура и др., 1988; Сингх и Зинкл, 1993). Мурога и др. (1992) сообщили, что тип и размер кластеров дефектов в меди при облучении нейтронами деления и термоядерного синтеза были одинаковыми, однако плотность демонстрировала явную разницу. И эта разница хорошо соответствовала сравнению изменений предела текучести при двух видах облучения, которое показало, что необходимая доза для нейтронов деления в 17 раз больше, чем для нейтронов синтеза, для получения такого же изменения предела текучести и упрочнения в отожженной меди ( Хайниш, 19 лет88).

Различия в железе также были значительными. Мацуи и др. (1985) исследовали температурную зависимость предела текучести железа, облученного реакторами RTNS-II и KUR (реактор Киотского университета, нейтроны деления). Показано, что температурная зависимость в обоих случаях одинакова и мало изменяется при низких температурах. В высокотемпературной области предел текучести железа при облучении РТНС-II снижался с повышением температуры быстрее, чем при облучении КУР, и две кривые зависимости пересекались, что свидетельствовало об обнаруживаемых различиях в структуре дефектов между двумя типами облучения. Мацуи и др. (1988) также сравнил удельное сопротивление железа после облучения нейтронами деления и термоядерными нейтронами и нашел, что наведенное сопротивление железа при облучении термоядерными нейтронами в 2 раза больше, чем при облучении нейтронами деления. Между тем, Окада и соавт. (1991) сообщили о дисперсии изменений механических свойств железа при облучении нейтронами синтеза и деления. И они указали, что для облучения термоядерными нейтронами было гораздо больше невидимых кластеров дефектов, сравнив результаты испытаний с предсказаниями модели.

В дополнение к механическим свойствам, исследователи также обнаружили, что поведение металлов при радиационном набухании сильно различается при двух видах нейтронного облучения. Он мог накапливать необходимую концентрацию гелия для стабилизации полости при относительно низких дозах при облучении термоядерными нейтронами с производительностью около 10 частей на млн / сут. В 1980-х Мурога и соавт. (1988) сравнили микроструктуры и распухание полости в отожженном чистом никеле, облученном JOYO (японский экспериментальный реактор на быстрых нейтронах, нейтроны деления) и RTNS-II, при температуре облучения 673–773 и 723 К соответственно. Дозы в этих двух случаях составляли 0,067–4,3 сна и 0,00057–0,020 сна, а мощность дозы составляла 1,8–21,6 × 10 ^-8 сна/с и 0,0084-0,30 × 10 ^-8 сна/с соответственно. Они обнаружили, что распухание после облучения термоядерными нейтронами было значительно выше, чем после облучения нейтронами деления, независимо от сходства плотности полости. Учитывая возможную роль различных скоростей повреждения, увеличение отека все еще было значительным, обнаруживая выраженные синергетические эффекты He-H. Как показано на рис. 1, Сингх и Зинкл (1993) сравнили данные Муроги с другими данными облучения нейтронами деления и дополнительно обобщили значительное усиление распухания, которое также было обнаружено в меди при облучении малыми дозами термоядерных нейтронов (Киритани и др., 19).90).

РИСУНОК 1 . Изменение распухания резонатора в зависимости от дозы в никеле, облученном нейтронами деления и термоядерного синтеза. Распухание после облучения малыми дозами термоядерных нейтронов намного больше, чем после облучения нейтронами деления. Воспроизведено с разрешения Singh and Zinkle (1993). Copyright 1993 Эльзевир.

Широко подтверждено, что радиационное распухание существенно зависит от отношения дозы гелия (ppm/dpa), и эта зависимость носит немонотонный характер (Bhattacharya and Zinkle, 2020), как показано на рис. 2. Исследователи пытались достичь связанной с термоядерным синтезом скорости производства He, т. Е. Отношения He / dpa, путем нанесения Ni-содержащей имплантирующей фольги на поверхность облучаемых материалов для высокоэнергетических α-частиц при облучении нейтронами деления или легирования изотопов Ni или B в материалах ( Хашимото и др. , 2002; Танигава и др., 2011). Однако профиль гелия, образующийся в фольге, отличается от распределения повреждений, вызванных нейтронами, и легирующие элементы будут влиять на состав и свойства, а также на реакцию материалов на облучение (Stork et al., 2017; Dai et al., 2020).

РИСУНОК 2 . Зависимость распухания полости в чистой меди от скорости образования Не. Зависимость носит немонотонный характер, и пиковое набухание происходит примерно при 10 appm He/dpa. (Бхаттачарья и Зинкл, 2020 г.).

При этом концентрация одновременно образующихся водорода и гелия при облучении откольными нейтронами на порядок выше, чем при облучении термоядерными нейтронами. На самом деле, в дополнение к облучению высокоэнергетическими нейтронами, материалы будут облучаться пучками протонов высокой энергии и тока одновременно в источнике расщепляющих нейтронов (Oliver et al., 2006). Например, в SINQ (Swiss Spallation Neutron Source) типичные уровни повреждения могут достигать примерно 20 dpa и 1800 ppm He (Jia and Dai, 2006). Микроструктурные повреждения и изменения механических свойств в AUSS (аустенитных нержавеющих сталях) и FMS (феррито-мартенситных сталях) при откольном нейтронном облучении широко исследованы. Как показано на рисунке 3, упрочнение материалов, вызванное облучением откольными нейтронами, похоже на упрочнение при облучении нейтронами деления при низких дозах. По мере увеличения дозы упрочнение, вызванное облучением нейтронами деления, постепенно достигает насыщения, в то время как упрочнение, вызванное облучением нейтронами расщепления, непрерывно увеличивается. Это может быть в первую очередь связано с воздействием He и H. Таким образом, учитывая большую разницу в энергетическом спектре и образовании трансмутации He и H, повреждающие эффекты, вызванные облучением расщепляющими нейтронами, могут отличаться от эффектов облучения термоядерными нейтронами.

РИСУНОК 3 . Изменение радиационного упрочнения в зависимости от дозы, вызванной отколом и облучением нейтронами деления. По мере увеличения дозы упрочнение, вызванное облучением нейтронами деления, достигает насыщения, в то время как упрочнение, вызванное облучением нейтронами расщепления, не достигает насыщения и достигает значительных уровней. (Дай и др., 2020).

Таким образом, облучение нейтронами деления и расщепления не может точно имитировать синергетические эффекты дефектов смещения, гелия и водорода при облучении термоядерными нейтронами. Таким образом, источник термоядерных нейтронов или другие методы имитации, которые могут обеспечить концентрацию He и H, сравнимую с термоядерными реакторами, необходимы для исследования синергетических эффектов He-H в конструкционных материалах.

Облучение многоионным пучком

Облучение многоионным пучком, т. е. HI (тяжелые ионы) + He + H, рассматривалось как перспективный заменитель облучения термоядерными нейтронами. Путем соединения двух или трех ускорителей облучение многоионным пучком может одновременно вызывать повреждение смещения в материалах, а также соответствующее отношение He/dpa и отношение H/dpa, эквивалентное отношениям в термоядерных реакторах. Следовательно, это может помочь в изучении синергетических эффектов He-H, вызванных облучением термоядерными нейтронами. В отличие от нейтронного облучения, при многоионном облучении можно получить высокие дозы, высокие уровни гелия и водорода за очень короткий период времени с небольшой остаточной радиоактивностью. Кроме того, параметры облучения (формы ионов и энергии, температура, доза, мощность дозы, скорость производства He/H) можно широко варьировать и хорошо контролировать. Тем не менее существуют некоторые неизбежные недостатки многоионного облучения. Малая глубина проникновения привела бы к обедненной дефектами зоне вблизи свободных поверхностей и ограничила бы характеристику объемных механических свойств после облучения. Кроме того, легирование дополнительных междоузельных атомов и сверхвысокая скорость повреждения могут создавать артефакты, которые вводят в заблуждение при анализе поврежденных микроструктур и радиационных эффектов. (Вас, 2015; Зинкл и Снид, 2018).

Здесь мы рассмотрим экспериментальные исследования синергетических эффектов He-H в конструкционных материалах бланкета термоядерных реакторов. Проанализированы возможные механизмы образования гелия и водорода в распухании и развитии полостей при многоионном облучении. Мы также обсудили роль различных экспериментальных факторов, таких как температура облучения, соотношение газовой дозы He и H в радиационных эффектах. Эти результаты могут помочь понять применение и ограничения методов многоионного облучения при изучении синергетических эффектов He-H. Предлагаются более систематические контролируемые эксперименты для изучения роли скорости повреждения, развития всестороннего понимания синергетических эффектов He-H и определения потенциального синергетического повреждения конструкционных материалов.

Синергетическое воздействие He-H на развитие полости и набухание

В таблице 1 приведены типичные экспериментальные результаты с использованием многоионного облучения. По-видимому, существует определенный эффект содействия зарождению полости, когда присутствуют как He, так и H. Однако из-за отсутствия понимания исходного механизма развития и развития взаимодействия синергетические эффекты на размер полости и набухание вызывают споры.

ТАБЛИЦА 1 . Краткое изложение типичных исследований синергетических эффектов He-H при многоионном облучении.

He и H, присутствующие в материалах, с большей вероятностью взаимодействуют с вакансиями, чем с межузельными атомами. Атомы гелия и водорода могут связываться с вакансиями с образованием пар и кластеров He-V, H-V и He-H-V, которые могут быть зародышами полостей (Jung et al., 2001; Trinkaus and Singh, 2003; Henriksson et al., 2005) и влияют на энергию миграции вакансий (Emv) (Liu et al., 2019). Лю и др. рассчитал Emv, измерив скорость роста дислокационных петель, вызванных облучением, при последовательном облучении He / H и электронами при разных температурах. Результаты показали, что Emv при различных условиях облучения следует порядку, что до имплантации (He + H) > He > H. Авторы объяснили, что He предпочитает занимать позиции замещения и легко формирует кластеры He-V с вакансиями, вызывая увеличение Эмв. Также могли образовываться кластеры H-V, но они обычно были слабее, чем He-V. Более того, H мог усиливать связывание He и V, а затем образовывал кластеры He-H-V, которые еще больше препятствовали движению вакансий. Эти результаты показали, что присутствие He и H будет способствовать агрегации вакансий и образованию полостей, дополнительно влияя на вызванное облучением набухание.

Увеличение набухания, вызванное синергетическим эффектом He-H в материалах при различных экспериментальных условиях, было продемонстрировано в предыдущих исследованиях (Farrell and Lee, 1985; Farrell and Lee, 1987; Sekimura et al., 2000; Tanaka et al., 2004; Бородин и др., 2013; Бримбал и др., 2015; Куприянова и др., 2016; Лю и др., 2021). Однако некоторые результаты (Farrell et al., 1978; Hamada et al., 1997; Kupriiyanova et al., 2016; Jiang et al., 2020) показали, что синергетические эффекты He-H на набухание не являются монотонными, что указывает на то, что набухание может не всегда усиливаться, но и подавляться при трехлучевом облучении. Например, Цзян и др. (2020) недавно сообщили, что набухание полости альфа-Cr составило 0,8% при однолучевом облучении, в то время как меньшее набухание на 0,5% наблюдалось при трехлучевом облучении.

Набухание полостей обычно оценивают по соотношению объемов полостей и матрицы (Jiang et al., 2020). На набухание сильно влияет размер и плотность полостей. Таким образом, чтобы лучше понять механизм набухания, нам необходимо отдельно обсудить синергетические эффекты на конкретные свойства полости, такие как средний размер и числовая плотность. Почти все результаты в таблице 1 показывают, что числовая плотность полости увеличивалась при одновременном введении He и H, что позволяет предположить, что синергетические эффекты He-H будут способствовать зарождению и диспергированию полости. Единственное исключение, что плотность снизилась в Sekimura et al. (2000) можно объяснить различиями в материалах и соотношении газовой дозы He и H.

Изменение размера полости при синергетическом воздействии несколько усложнено. В большинстве исследований, показанных в таблице 1, синергетические эффекты He-H уменьшали размер. Например, Ролдан и др. (2016) заметили, что каверны имели наибольший размер, когда в основном не было газа, а были только повреждения смещения. Однако на глубине максимальной концентрации He и H каверны имели наибольшую плотность. Это может быть связано с синергетическим эффектом нуклеации. Тем не менее, некоторые результаты свидетельствуют о том, что синергетический эффект приведет к увеличению среднего размера полостей, как показано в таблице 1. Например, Zimber et al. (2020) обнаружили, что самые большие полости всегда образуются на глубине, соответствующей максимальному повреждению смещения и концентрации He и H. Это указывает на то, что синергетические эффекты могут также способствовать росту полости. Различные тенденции синергетического воздействия на размер полости, а также на набухание могут быть связаны с различной кумулятивной дозой, системами материалов, температурами облучения и концентрацией имплантационного газа (прибл./млн/дпа) в различных экспериментах.

Роль He и H в синергетических эффектах

Как упоминалось выше, гелий может стабилизировать кластеры вакансий и способствовать зарождению полости, и на этот процесс влияет температура (Monterrosa et al. , 2018; Ni et al., 2020). Это подтверждается экспериментальными результатами. В столбце «влияние гелия» в табл. 1 присутствие гелия при двухлучевом облучении увеличивает плотность и уменьшает размер полостей практически во всех случаях. Кроме того, в некоторых исследованиях (Brimbal et al., 2015; Liu et al., 2021) исследователи не наблюдали полостей в материалах при однократном облучении HI, в то время как полости возникали при двухлучевом (HI + He) облучении. Это указывает на роль He в стимулировании зарождения полости.

В отличие от гелия, не было сделано последовательного вывода о роли водорода, который может быть основным источником несоответствия в синергетических эффектах He-H. Как показано в Таблице 1, результаты показывают, что Н может не оказывать явного воздействия на полость или ускорять процесс зародышеобразования и/или роста. На различные эффекты могут влиять доза облучения, температура, системы материалов и соотношение дозы газа. Куприянова и др. (2016) поддержали идею о том, что H будет способствовать зарождению полости. Исследователи обнаружили, что присутствие H в облучении двойным ионным пучком (HI + H) привело к явному уменьшению среднего размера полости по сравнению с таковым после однократного облучения HI. Между тем, плотность значительно увеличилась примерно в 100 раз. По мере увеличения концентрации имплантации H размер полости немного уменьшался, а плотность постоянно увеличивалась. Кано и др. (1993) предположил, что необходима критическая концентрация H, чтобы вызвать зарождение полости. Они обнаружили, что сначала не было видимой полости при двухлучевом облучении (HI + H), но полости появлялись, когда концентрация имплантации (appm/dpa) H была достаточно высокой.

Секимура и др. (2000) и Танака и соавт. (2004) оба предположили, что H может иметь небольшое влияние на эволюцию полости при взаимодействии только с вакансиями, потому что размер полости, плотность и набухание почти не изменились при двухлучевом (HI + H) облучении по сравнению с одиночным облучением HI. Однако по сравнению с двойным пучком (HI + He) введение H в тройной пучок значительно увеличило размер полости и уменьшило плотность, а также усилилось распухание. Это указывало на то, что H может эффективно стимулировать рост полости. И различная роль H в этих двух ситуациях подразумевала, что H может проявлять значительный эффект, главным образом, в синергетических эффектах He, H и вакансий.

Однако Jiang et al. (2020) сообщили об отчетливом влиянии H на ускорение роста полости при облучении двойным лучом (HI + H). Наличие H в двойном пучке увеличило размер полостей и значительно уменьшило плотность, что привело к максимальному набуханию. Кроме того, размер и плотность полостей при облучении тройным пучком (HI + H + He) увеличились по сравнению с двойным лучом (HI + He), что указывает на то, что H может вызывать как зарождение, так и рост полостей в синергетических эффектах.

Различие в эффектах H между сравнением (HI + H) и HI и (HI + H + He) и (HI + He) может быть объяснено нестабильностью кластеров H-V, из-за чего H мог диссоциировать и сбежать при определенных условиях. Напротив, кластеры He-H-V, образующиеся при синергических эффектах He-H, более стабильны. Чен и др. (2017) обнаружили, что по сравнению с последовательным облучением He-H размер полостей и набухание явно уменьшились при последовательном облучении H-He. Они предположили, что это связано с распадом кластеров HV при высоких температурах, которые сначала образовались во время имплантации H. Тем не менее, при последовательном облучении He-H постимплантированный H может быть захвачен относительно стабильными кластерами He-V, что приводит к увеличению концентрации H в кластерах и набуханию. В материалах при одновременном облучении тройным пучком стабильные кластеры He-V также будут захватывать H с образованием кластеров He-H-V и доминировать в эволюции полостей (Jin et al., 2019).).

Роль отношения дозы газа в синергетических эффектах

В синергетических эффектах соотношение дозы газа также оказывает значительное влияние на характеристики и эволюцию полостей и дополнительно влияет на показатели набухания материалов. Как упоминалось выше, синергетические эффекты обычно приводят к зарождению и диспергированию полостей. По мере увеличения концентрации газа размер полости уменьшается, и, таким образом, набухание может быть подавлено. Критическая концентрация, если она существует, зависит от конкретных материалов и условий облучения. Секимура и др. (2000) обнаружили, что сплав ванадия достигает максимального набухания, когда соотношение газовой дозы He и H составляет 10 мкг/л/с в год. Как показано на рисунке 4, набухание уменьшалось по мере небольшого увеличения или уменьшения отношения дозы газа. И облучение с более высокой концентрацией газа может вызвать более высокую плотность полости, но меньший размер. Эта тенденция была также обнаружена в стали F82H после облучения тройным ионным пучком с соотношением дозы газа в диапазоне от 18 мкг/г He/dpa и 70 мкг/г H/dpa до 180 мкг/г He/dpa и 1800 мкг/г H/dpa (Wakai et al. , 2003).

РИСУНОК 4 . Синергетический эффект на сплав ванадия, облученный с разным соотношением газовых доз He и H. Он достиг максимального набухания при 10 ppm He/dpa и 10 ppmH/dpa (Sekimura et al. , 2000).

Роль температуры в синергетических эффектах

Ожидается, что температура играет важную роль в синергетических эффектах He-H, поскольку стабильность и подвижность кластеров, а также образование и рост полостей сильно зависят от температуры. Основываясь на зависимости движения точечных дефектов от температуры, пиковая температура распухания должна быть как при однократном облучении HI, так и при многоионном облучении (Lin et al., 2021). В 1980-е, Хортон и др. (1981) сообщили, что распухание сплава Fe-10Cr достигло максимального распухания при трехлучевом облучении при 850 К, что на 150 К выше, чем при облучении быстрыми нейтронами. При температуре ниже 800 К полости не обнаружено. С повышением температуры средний размер полостей сначала увеличивался, а затем уменьшался, тренд плотности был противоположным. Эти результаты показывают, что ниже пиковой температуры набухания повышение температуры вызывает рост полостей и впоследствии доминирует над набуханием.

Как показано на рисунке 5, Бородин и соавт. (2013) систематически исследовали поведение полостей в AUSS после облучения между 723 и 923 К. Результаты показали небольшой сдвиг пиковой температуры набухания при однолучевом и многолучевом облучении, в то время как набухание усиливалось за счет синергетических эффектов He-H в течение все температурное окно. Примечательно, что ниже пиковой температуры распухания распухание при трехлучевом облучении всегда было выше, чем при двухлучевом облучении. Однако двойной пучок (HI + H) вызывал максимальное распухание при максимальной температуре распухания, что было связано со вторым по величине размером полости. Это говорит о том, что на процессы диффузии и захвата He и H в синергетических эффектах может напрямую влиять температура, что приводит к значительному влиянию на свойства полости и набухание. В целом при повышении температуры плотность полостей уменьшалась, а размер увеличивался при всех условиях облучения.

РИСУНОК 5 . Зависимость синергетических эффектов от температуры в АССС. Пиковая температура набухания имеет небольшой сдвиг при однолучевом и многолучевом облучении. А при максимальной температуре набухания двухлучевое (HI + H) облучение вызывает максимальное набухание (Бородин и др., 2013).

Влияние температуры также наблюдалось в Wakai et al. (2003). При повышении температуры с 743 до 873 К распухание стали Ф82Х при трехлучевом облучении с 18 мкг/г He/dpa и 70 мкг/г H/dpa резко уменьшилось с 3,2% до 0,09.%, что в основном связано с уменьшением плотности полости. Между тем, наблюдалось лишь незначительное уменьшение набухания, вызванного двухлучевым облучением. В частности, они обнаружили, что результаты были совершенно разными при облучении тройным пучком со скоростью образования газа, связанной с расщеплением, т. е. 180 ppm He/dpa и 1 800 ppm H/dpa. Было показано, что распухание сначала уменьшалось с 1,2% до 0,29%, а затем увеличивалось до 1,0% с повышением температуры, при этом размер полости уменьшался, а плотность постоянно увеличивалась.

Бимодальное распределение полости по размерам при синергетических эффектах

Кроме того, температура влияет на соотношение вакансий и атомов H/He в полости, воздействуя на подвижность и связывание вакансий и атомов газа. В результате полости могут трансформироваться из пустотоподобных в пузырькообразные при изменении температуры. И эти два типа полостей, различающихся по размеру и форме, часто сосуществуют в материалах после облучения при изучении синергетических эффектов He-H (Taller et al., 2019).; Лю и др., 2021).

Ролдан и др. (2016) сообщили, что в железах, облученных тройным ионным пучком, при повышении температуры с 623 до 723 К появлялись как большие многоугольные граненые, так и небольшие полости круглой формы, где ранее существовали только круглые полости меньшего размера. Это свидетельствовало о переходе пузырькообразных полостей в пустотообразные. Сосуществование больших и малых полостей известно как бимодальное распределение размеров и было предсказано в ранних работах по моделированию (Одетт, 19 лет).79; Хишинума и Мансур, 1983). Бимодальное распределение может быть результатом переходных режимов эволюции каверны (Getto et al., 2017) и иногда исчезает при высоких температурах. Устранение может быть связано с завершением перехода (Roldan et al. , 2016) или исчезновением источников смещения, таких как дислокации (Farrell and Lee, 1987). Кроме того, может существовать критический размер полости для перехода к бимодальному распределению, который в основном зависит от температуры и соотношения дозы газа (Taller and Was, 2020).

Недавно было исследовано распределение атомов газа в полостях. В 2020 году Зимбер и соавт. (2020) подтвердили существование He и H внутри большой полости с помощью EELS (спектроскопии потерь электронной энергии). Результаты показали, что газ присутствовал во всей полости, где гелий образовывал структуру, подобную ядру, в центре, а H занимал также дальнейшую периферийную область. Результаты согласуются с работами по моделированию (Hayward and Deo, 2012), которые показали, что стабильная конфигурация кластеров может иметь ядро ​​из гелия и быть окружена оболочкой из атомов водорода, прикрепленных к свободной поверхности, как показано на рисунке 6.

РИСУНОК 6 . Стабильные конфигурации кластеров He-H-V. Маленькие желтые кружки обозначают вакансии, розовые — атомы водорода, синие — атомы гелия (Hayward and Deo, 2012).

Роль степени повреждения в синергетических эффектах

Как упоминалось ранее в Horton et al. (1981), пиковая температура набухания обычно имеет сдвиг до сотен кельвинов между условиями ионного и нейтронного облучения из-за большой разницы в степени повреждения (Saidi et al., 2021). Точно так же скорость повреждения при облучении многоионным пучком, включая мощность дозы и скорость имплантации газа (ppm/s), на 3-4 порядка выше, чем в условиях облучения термоядерными нейтронами. Различная скорость повреждения может существенно повлиять на образование и эволюцию полостей, и эта огромная разница привела к вопросам о результатах, полученных при многоионном облучении. Однако до сих пор практически не проводилось экспериментальных исследований влияния степени повреждения на синергетические эффекты He-H, за исключением одного или двух исследований с двойным ионным пучком (HI + He) (Taller and Was, 2020).

Таким образом, синергетические эффекты He-H обычно вызывают зарождение полости, когда присутствуют оба He и H, в то время как набухание может усиливаться или подавляться. Он может эффективно стабилизировать кластеры вакансий и вызывать зарождение и дисперсию полостей, что приводит к увеличению плотности числа полостей и уменьшению их размера. Однако специфические эффекты H до сих пор не ясны. Кажется, что H может быть захвачен кластерами He-V и усилить связывание He и V, уменьшая поверхностную энергию, чтобы вызвать рост полости.

Заключение и перспективы

До сих пор большинство экспериментальных исследований синергетических эффектов He-H, вызванных облучением термоядерными нейтронами, основывались на многоионном облучении. Однако эти результаты не всегда совпадают. Из-за отсутствия всестороннего понимания механизма синергетических эффектов сложно сделать убедительный вывод о возможном синергетическом повреждении конструкционных материалов бланкета в термоядерных реакторах.

Данные о набухании могут быть достаточными для описания эффектов повреждения полости при однократном облучении тяжелыми ионами. Однако из-за сложного воздействия He и H на процессы зарождения и роста полостей при облучении многоионным пучком необходимо сосредоточиться на конкретных характеристиках полости, таких как размер и числовая плотность. Существует множество факторов, которые могут существенно влиять на синергетические эффекты, включая дозу облучения, температуру, мощность дозы, скорость имплантации (млн/с) и соотношение газовой дозы (млн/с/с) He и H, а также свойства материалов. Это говорит о том, что необходимы систематически контролируемые и тщательно спланированные эксперименты для изучения конкретной роли различных факторов в синергическом повреждении. Между тем, компьютерное моделирование является мощным инструментом для изучения исходного процесса и механизма взаимодействия. Передовые и эффективные многомасштабные вычислительные методы должны быть разработаны и объединены с экспериментальными методами для изучения механизмов синергетических эффектов.

Многоионное облучение еще не может имитировать облучение термоядерными нейтронами. Одним из самых больших препятствий является чрезвычайно высокая степень повреждения при многолучевом облучении, когда мощность дозы определяется как током пучка, так и плотностью выделенной энергии. Во время синергетического эффекта He-H следует подробно рассмотреть влияние мощности дозы и скорости имплантации газа (ppm/s) на набухание и изменение предела текучести. И в реальных экспериментах по облучению скорость повреждения должна быть снижена настолько, насколько это возможно, чтобы лучше имитировать условия облучения термоядерными нейтронами.

Вклад авторов

YW и CW задумали исследование и разработали структуру этого обзора. JH, YW и CW написали и отредактировали рукопись. HL, ZG, YS, QL, WG, FL, SX, LC и JX внесли свой вклад в рецензирование и редактирование. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Национального фонда естественных наук Китая (грант № 12192280) и Государственной ключевой лаборатории ядерной физики и технологий Пекинского университета (грант № NPT2020KFY09). ) и Национальный исследовательский проект термоядерной энергии с магнитным удержанием 2021YFE031100.

Конфликт интересов

Автор Х.Л. работает в Научно-исследовательском институте Государственной энергетической инвестиционной корпорации.

Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось в отсутствие каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Примечание издателя

Все утверждения, изложенные в этой статье, принадлежат исключительно авторам и не обязательно представляют претензии их дочерних организаций или издателя, редакторов и рецензентов. Любой продукт, который может быть оценен в этой статье, или претензии, которые могут быть сделаны его производителем, не гарантируются и не поддерживаются издателем.

Ссылки

Абрамов, Э., и Элиезер, Д. (1988). Захват водорода в металлах, имплантированных гелием. Дж. Матер. науч. лат. 7, 108–110. doi:10.1007/bf01730586

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Бхаттачарья А. и Зинкл С. Дж. (2020). «Распухание полостей в облученных материалах», в Всеобъемлющем ядерном материале . Редакторы Р. Конингс и Р. Столлер. 2-е издание (Амстердам: Elsevier), Vol. 1, 406–455. дои: 10.1016/b978-0-12-803581-8.11599-1

Полнотекстовая перекрестная ссылка | Google Scholar

Бинюкова С.Ю., Чернов И.И., Калин Б.А., Све Т. (2007). Эффективность пузырьков гелия в качестве ловушек для водорода. J. Nucl. Матер. 367–370, 500–504. doi:10.1016/j.jnucmat.2007.03.110

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Бородин О.В., Брык В.В., Кальченко А.С., Мельниченко В.В., Воеводин В.Н., Гарнер Ф.А. (2013). Синергетическое влияние гелия и водорода на самоиндуцированное ионное распухание аустенитной нержавеющей стали 18Х10НТi. J. Nucl. Матер. 442, S817–S820. doi:10.1016/j.jnucmat.2013.05.022

CrossRef Full Text | Google Scholar

Бримбал Д. , Бек Л., Тробер О., Гаганидзе Э., Троселье П., Актаа Дж. и др. (2015). Микроструктурная характеристика сталей Eurofer-97 и Eurofer-ODS до и после многолучевого ионного облучения на заводе JANNUS в Сакле. J. Nucl. Матер. 465, 236–244. doi:10.1016/j.jnucmat.2015.05.045

CrossRef Полный текст | Академия Google

Чен Дж., Го Л., Луо Ф., Ли Т., Рен Ю. и Суо Дж. (2017). Синергетические эффекты в мартенситной стали с пониженной активацией при однократном и последовательном облучении ионами гелия/водорода. Научный синтез. Техн. 66 (2), 301–307. doi:10.13182/fst13-714

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Дай Ю., Одетт Г. Р. и Ямамото Т. (2020). «Влияние гелия на облученные конструкционные сплавы», в комплексных ядерных материалах . Редакторы Р. Конингс и Р. Столлер. 2-е издание (Амстердам: Elsevier), Vol. 1, 186–234. дои: 10.1016/b978-0-12-803581-8.12046-6

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Донне, А. Дж. (2019). Дорожная карта к Fusion Electricity (от редакции). Дж. Фьюжн Энерг. 38 (5-6), 503–505. doi:10.1007/s10894-019-00223-7

CrossRef Full Text | Google Scholar

Фаррелл К. и Ли Э. (1985). Повреждение модифицированной стали Fe-9Cr-1Mo в результате ионной бомбардировки . Филадельфия: Американское общество испытаний и материалов, 383–393.

Академия Google

Фаррелл, К., и Ли, Э. (1987). Ионное повреждение в ферритной стали Fe-10Cr-6Mo-0,5Nb . Филадельфия: Американское общество испытаний и материалов, 498–507.

Google Scholar

Фаррелл, К., Льюис, М.Б., и Пакан, Н.Х. (1978). Одновременная бомбардировка гелием, водородом и тяжелыми ионами для имитации микроструктурных повреждений от нейтронов деления или синтеза. Скр. Металл. 12 (12), 1121–1124. doi:10.1016/0036-9748(78)-X

Полный текст CrossRef | Академия Google

Гетто, Э., Ванкуверинг, Г., и Вас, Г. С. (2017). Коэволюция особенностей микроструктуры в облученном собственными ионами HT9 при очень высоких уровнях повреждения. J. Nucl. Матер. 484, 193–208. doi:10.1016/j.jnucmat.2016.12.006

CrossRef Full Text | Google Scholar

Хамада С., Чжан Ю. К., Мива Ю. и Ямаки Д. (1997). Влияние трехлучевого облучения на развитие микроструктуры аустенитной нержавеющей стали. Радиация. физ. хим. 50 (6), 555–559. doi:10.1016/S0969-806x(97)00102-3

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хашимото Н., Клуэ Р. Л. и Шиба К. (2002). Плюсы и минусы легирования никелем и бором для изучения эффектов гелия в ферритных/мартенситных сталях. J. Nucl. Матер. 307–311, 222–228. doi:10.1016/s0022-3115(02)01183-2

Полный текст CrossRef | Google Scholar

Хейворд, Э., и Део, К. (2012). Синергетические эффекты в водородно-гелиевых пузырьках. J. Phys. Конденс. Материя 24 (26), 265402. doi:10.1088/0953-8984/24/26/265402

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Heinisch, HL (1988). Влияние нейтронного спектра на изменение механических свойств при облучении малыми дозами. J. Nucl. Матер. 155–157, 121–129. doi:10.1016/0022-3115(88)