Helium accumulation in metals during irradiation – where do we stand?

Trinkaus, H.; Singh, B.N.

doi:10.1016/j.jnucmat.2003.09.001

Cited by 725 publications

(388 citation statements)

References 39 publications

Supporting

Mentioning

373

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…It has been reported that the grain boundary acted as strong trap sites for helium bubbles [16]. Therefore, we suspected that the grain size might affect the nanostructure formation.…”

Section: Different Manufacturing Proceduresmentioning

confidence: 87%

Formation Condition of Fiberform Nanostructured Tungsten by Helium Plasma Exposure

Sakaguchi

Kajita

Ohno

et al. 2010

Plasma and Fusion Research

View full text Add to dashboard Cite

Tungsten samples were irradiated with high density helium plasma in the divertor plasma simulator NAGDIS to investigate the formation condition of the fiberform nanostructured tungsten. Experimental results indicated that the surface temperature threshold for the formation of nanostructure was approximately 1000 K when the incident ion energy was 50 eV. When the surface temperature was above 1000 K, the width of the nanostructure increased with the surface temperature. Three tungsten samples manufactured by different procedures (ultra fine grained tungsten, ITER-reference tungsten grade and powder metallurgy tungsten) were exposed to the helium plasma. The nanostructure was formed on all samples.

show abstract

“…It has been reported that the grain boundary acted as strong trap sites for helium bubbles [16]. Therefore, we suspected that the grain size might affect the nanostructure formation.…”

Section: Different Manufacturing Proceduresmentioning

confidence: 87%

Formation Condition of Fiberform Nanostructured Tungsten by Helium Plasma Exposure

Sakaguchi

Kajita

Ohno

et al. 2010

Plasma and Fusion Research

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Helium ion implantation at a relatively low flux and low fluence in tungsten was used to investigate the early stage of helium irradiation [8]. properties of tungsten and result in the surface swelling and embrittlement of the material [8][9][10][11]14]. Theoretical investigations [15][16][17][18] study intensively the mobility of these He-vacancy complexes in tungsten and model self-trapping of He and trap mutation.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Evaluation of defect formation in helium irradiated Y2O3 doped W-Ti alloys by positron annihilation and nanoindentation

Richter

Anwand

Chen

et al. 2017

Journal of Nuclear Materials

View full text Add to dashboard Cite

Helium implanted tungsten-titanium ODS alloys are investigated using positron annihilation spectroscopy and nanoindentation. Titanium reduces the brittleness of the tungsten alloy, which is manufactured by mechanical alloying. The addition of Y2O3 nanoparticles increases the mechanical properties at elevated temperature and enhances irradiation resistance. Helium ion implantation was applied to simulate irradiation effects on these materials. The irradiation was performed using a 500 kV He ion implanter at fluences around 5 x 10 15 cm -2 for a series of samples both at room temperature and at 600 °C. The microstructure and mechanical properties of the pristine and irradiated W-Ti-ODS alloy are compared with respect to the titanium and Y2O3 content. Radiation damage is studied by positron annihilation spectroscopy analyzing the lifetime and the Doppler broadening. Three types of helium-vacancy defects were detected after helium irradiation in the W-Ti-ODS alloy: small defects with high heliumto-vacancy ratio (low S parameter) for room temperature irradiation, larger open volume defects with low helium-to-vacancy ratio (high S parameter) at the surface and He-vacancy complexes pinned at nanoparticles deeper in the material for implantation at 600 °C. Defect induced hardness was studied by nanoindentation. A drastic hardness increase is observed after He ion irradiation both for room temperature and elevated irradiation temperature of 600 °C. The Ti alloyed tungsten-ODS is more affected by the hardness increase after irradiation compared to the pure W-ODS alloy.3

show abstract

“…Кроме того, в поликристаллах из-за накопле-ния He на границах зерен и образования наполненных гелием вакансионных комплексов в их объеме проис-ходит охрупчивание материала. Эти процессы приводят к деградации эксплуатационных свойств конструкцион-ных материалов [8][9][10][11][12]. Для борьбы с такими неже-лательными явлениями необходимо глубокое изучение свойств металла, содержащего точечные дефекты типа вакансий и примесных атомов.…”

Section: Introductionunclassified

Атомная структура систем Zr-He, Zr-vac, Zr-vac-He: расчет из первых принципов

Лопатина¹,

Коротеев²,

Чернов³

2017

Физика Твердого Тела

View full text Add to dashboard Cite

Проведены ab initio исследования атомной структуры систем Zr−He, Zr−vac и Zr−vac−He с концентра-цией атомов гелия и вакансий (vac) ∼ 6 at.%. Обнаружена индуцированная гелием неустойчивость решетки циркония в системе Zr−He, исчезающая с появлением вакансий. Определено наиболее предпочтительное положение примеси в решетке металла. Рассчитаны энергия растворения гелия и вносимый им избыточный объем. Установлено, что присутствие гелия в решетке Zr заметно понижает энергию образования вакансии. DOI: 10.21883/FTT.2017.01.43943.188 ВведениеСплавы на основе циркония являются важнейшими конструкционными материалами для тепловыделяющих элементов водо-водяных ядерных реакторов [1]. В про-цессе эксплуатации эти сплавы накапливают примесные атомы гелия, возникающие в результате (n, α)-ядерных реакций, а также большое количество дефектов как тер-модинамического, так и радиационного происхождения. Атомы гелия из-за их низкой растворимости в метал-ле захватываются дефектами кристаллической решетки, содержащими области избыточного объема, такими как вакансии, дислокации и границы зерен. Это приводит к образованию комплексов " дефект решетки + гелий", называемых в литературе газонаполненными пузырь-ками [2][3][4][5]. В частности, в результате взаимодействия гелия с вакансиями в металле образуются наполненные гелием вакансионные комплексы [4,5]. В работах [6,7] сообщается о том, что такие гелиевые пузырьки могут формироваться при низких температурах с участием одиночной вакансии и нескольких атомов гелия.Повышение концентрации вакансий в материале при-водит к увеличению его объема, называемому распу-ханием. Кроме того, в поликристаллах из-за накопле-ния He на границах зерен и образования наполненных гелием вакансионных комплексов в их объеме проис-ходит охрупчивание материала. Эти процессы приводят к деградации эксплуатационных свойств конструкцион-ных материалов [8][9][10][11][12]. Для борьбы с такими неже-лательными явлениями необходимо глубокое изучение свойств металла, содержащего точечные дефекты типа вакансий и примесных атомов. Важная информация о свойствах материалов, содержащих указанные дефекты, может быть получена с помощью расчетов из первых принципов в рамках теории функционала плотности.Целью настоящей работы является ab initio иссле-дование атомной структуры систем Zr−He, Zr−vac, Zr−vac−He при концентрации примесных атомов и вакансий (vac) ∼ 6 at.%. В частности, определяется энер-гетически наиболее выгодное положение атома гелия в решетке идеального кристалла Zr и кристалла с вакансиями, а также вычисляются энергия его раство-рения и вносимый им в решетку металла избыточный объем, изучается влияние примеси гелия на энергию образования вакансии в Zr. Методика и детали расчетаВ рамках теории функционала электронной плотно-сти с использованием обобщенно-градиентного прибли-жения [13] линеаризованным методом присоединенных плоских волн [14,15], реализованным в пакете программ FLEUR [16], проведены самосогласованные расчеты полной энергии чистого Zr и систем Zr−He, Zr−vac, Zr−vac−He. Радиусы muffin-tin сфер атомов Zr...

show abstract

Helium accumulation in metals during irradiation – where do we stand?

Cited by 725 publications

References 39 publications

Formation Condition of Fiberform Nanostructured Tungsten by Helium Plasma Exposure

Formation Condition of Fiberform Nanostructured Tungsten by Helium Plasma Exposure

Evaluation of defect formation in helium irradiated Y2O3 doped W-Ti alloys by positron annihilation and nanoindentation

Атомная структура систем Zr-He, Zr-vac, Zr-vac-He: расчет из первых принципов

Contact Info

Product

Resources

About