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A Synchrotron X-ray Study on the Wigner Effect of the Irradiated Nuclear-grade Graphite

Wir simulieren den Wigner-Effekt des nuklearen Graphits für die Betriebsumgebung des gasgekühlten Hochtemperaturreaktors (HTGR). Der Graphit wurde künstlich mit 3MeV C2+ Ionen bestrahlt, um die schnellen Neutronenstrahlungsschäden der HTGR-Kernumgebung zu imitieren. In einer Hochvakuumumgebung von 10-7 Torr wurden die Bestrahlungstemperaturen im Bereich von 600 °C bis 900 °C kontrolliert. Durch die hochdosierte Strahlung entstehen enorme Mengen an Frenkelpaaren, und diese Defekte führen zu einer Vergrößerung der Gitterabstände. Diese Leerstellen und Zwischengitterplätze bilden neue Spannungsfelder und speichern Energie in der verzerrten kristallinen Struktur. Wir quantifizieren die strukturelle Integrität des Graphits mit und ohne Bestrahlung durch Synchrotron-Röntgendiffraktionsexperimente. Die Ergebnisse der Synchrotron-Röntgenbeugungsexperimente, die an Bulk-Proben gemessen wurden, zeigen die Umorientierung der Textur und die Entwicklung der Mikrostruktur, die durch die Kombination von Bestrahlung und hohen Temperaturen verursacht wird. Es wird eine Korrelation zwischen Gitterdehnung und Bestrahlungseffekt entwickelt. Die Verformungsmechanismen werden aufgezeigt.