Skip to main content
Erschienen in: Journal of Materials Science 21/2015

01.11.2015 | Original Paper

Multi-technique coupling for analysis of deuterium retention in carbon fiber composite NB31

verfasst von: E. Bernard, H. Khodja, B. Pégourié, C. Martin, C. Pardanaud, I. Beurroies, J. Chêne, G. Giacometti, L. Marchetti, P. Roubin, R. Sakamoto

Erschienen in: Journal of Materials Science | Ausgabe 21/2015

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

This paper presents an extensive set of measurements from complementary surface analysis techniques performed for characterizing deuterium retention in carbon fiber composite Sepcarb®NB31 subsequently to a deuterium beam exposition: adsorption isotherm measurements and Hg porosimetry to characterize the porous network, coupled deuterium beam exposure and in situ µ-NRA analysis to follow the dynamics of the penetration of the retained deuterium in the material, TEM and Raman microscopy to investigate the change in the material structure induced by ion irradiation, and finally TPD to estimate the respective proportion of deuterium retained in the surface layer and in the bulk material. The parameters extracted from this set of characterizations are introduced in a 2D Monte Carlo model which couples the propagation of deuterium and eroded carbon atoms in a network of rectilinear pores and plasma–surface interaction parameters from the SRIM code. The simulations reproduce satisfactorily the main features of the measured deuterium concentration profile and behavior of the retained deuterium amount with incident fluence, validating the physical picture of deuterium retention in CFC as due to the simultaneous implantation of the incident ions in the few 10-nm-depth layer the closest to the surface and penetration of atoms deeper in the material (several tens of microns) through the pore network.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
4.
Zurück zum Zitat Pégourié B (2009) Particle balance and fuel retention in Tore Supra. Fusion Sci Technol 56:1334 Pégourié B (2009) Particle balance and fuel retention in Tore Supra. Fusion Sci Technol 56:1334
12.
Zurück zum Zitat Rouquerol F, Rouquerol J, Sing K (1999) Adsorption by powders & porous solids. Academic Press, London Rouquerol F, Rouquerol J, Sing K (1999) Adsorption by powders & porous solids. Academic Press, London
13.
Zurück zum Zitat Brunauer S et al (1938) Edward Teller adsorption of gases in multimolecular layers. J Am Chem Soc 60:309–319CrossRef Brunauer S et al (1938) Edward Teller adsorption of gases in multimolecular layers. J Am Chem Soc 60:309–319CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Bernard E, Khodja H, Chene J, Pégourié B, Martin C, Pardanaud C (2013) Simultaneous deuterium implantation and ion beam microanalyses in CFC NB31: understanding the in-bulk migration. J Nucl Mater 438:S975–S978. doi:10.1016/j.jnucmat.2013.01.212 CrossRef Bernard E, Khodja H, Chene J, Pégourié B, Martin C, Pardanaud C (2013) Simultaneous deuterium implantation and ion beam microanalyses in CFC NB31: understanding the in-bulk migration. J Nucl Mater 438:S975–S978. doi:10.​1016/​j.​jnucmat.​2013.​01.​212 CrossRef
15.
Zurück zum Zitat Anton R et al (2000) Design and performance of a versatile, cost-effective microwave electron cyclotron resonance plasma source for surface and thin film processing. Rev Sci Instrum 71:1177–1180. doi:10.1063/1.1150420 CrossRef Anton R et al (2000) Design and performance of a versatile, cost-effective microwave electron cyclotron resonance plasma source for surface and thin film processing. Rev Sci Instrum 71:1177–1180. doi:10.​1063/​1.​1150420 CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Mayer M (1997) SIMNRA user’s guide, technical report IPP 9/113. Max-Planck-Institut fur Plasmaphysik, Garching Mayer M (1997) SIMNRA user’s guide, technical report IPP 9/113. Max-Planck-Institut fur Plasmaphysik, Garching
19.
Zurück zum Zitat Pardanaud C et al (2012) Raman micro-spectroscopy as a tool to measure the absorption coefficient and the erosion rate of hydrogenated amorphous carbon films heat-treated under hydrogen bombardment. Diam Relat Mater 22:92–95. doi:10.1016/j.diamond.2011.12.015 CrossRef Pardanaud C et al (2012) Raman micro-spectroscopy as a tool to measure the absorption coefficient and the erosion rate of hydrogenated amorphous carbon films heat-treated under hydrogen bombardment. Diam Relat Mater 22:92–95. doi:10.​1016/​j.​diamond.​2011.​12.​015 CrossRef
21.
Zurück zum Zitat Ziegler JF (1985) The stopping and range of ions in solids. Pergamon, New York Ziegler JF (1985) The stopping and range of ions in solids. Pergamon, New York
25.
Zurück zum Zitat Tsitrone E, Brosset C, Pégourié B, Gauthier E, Bouvet J, Bucalossi J, Carpentier S, Corre Y, Delchambre E, Desgranges L, Dittmar T, Douai D, Ekedahl A, Escarguel A, Ghendrih Ph, Grisolia C, Grosman A, Gunn J, Hong SH, Jacob W, Kazarian F, Kocan M, Khodja H, Linez F, Loarer T, Marandet Y, Martinez A, Mayer M, Meyer O, Monier Garbet P, Moreau P, Pascal JY, Pasquet B, Rimini F, Roche H, Roure I, Rosanvallon S, Roubin P, Roth J, Saint-Laurent F, Samaille F, Vartanian S (2009) Deuterium inventory in Tore Supra: reconciling particle balance and post-mortem analysis. Nucl Fusion 49:075011. doi:10.1088/0029-5515/49/7/075011 Tsitrone E, Brosset C, Pégourié B, Gauthier E, Bouvet J, Bucalossi J, Carpentier S, Corre Y, Delchambre E, Desgranges L, Dittmar T, Douai D, Ekedahl A, Escarguel A, Ghendrih Ph, Grisolia C, Grosman A, Gunn J, Hong SH, Jacob W, Kazarian F, Kocan M, Khodja H, Linez F, Loarer T, Marandet Y, Martinez A, Mayer M, Meyer O, Monier Garbet P, Moreau P, Pascal JY, Pasquet B, Rimini F, Roche H, Roure I, Rosanvallon S, Roubin P, Roth J, Saint-Laurent F, Samaille F, Vartanian S (2009) Deuterium inventory in Tore Supra: reconciling particle balance and post-mortem analysis. Nucl Fusion 49:075011. doi:10.​1088/​0029-5515/​49/​7/​075011
26.
29.
Zurück zum Zitat Ahmad A, Carrère M, Layet JM, Kumar P, Engeln R (2012) Production of negative ions on graphite surface in H-2/D-2 plasmas: experiments and SRIM calculations. Phys Plasmas 19:063503. doi:10.1063/1.4725188 CrossRef Ahmad A, Carrère M, Layet JM, Kumar P, Engeln R (2012) Production of negative ions on graphite surface in H-2/D-2 plasmas: experiments and SRIM calculations. Phys Plasmas 19:063503. doi:10.​1063/​1.​4725188 CrossRef
31.
Zurück zum Zitat Niwase K (1995) Irradiation-induced amorphization of graphite. Phys Rev B 52:15785–15798CrossRef Niwase K (1995) Irradiation-induced amorphization of graphite. Phys Rev B 52:15785–15798CrossRef
33.
Zurück zum Zitat Skinner CH, Haasz AA, Alimov VKh et al (2008) Recent advances on hydrogen retention in ITER’s plasma-facing materials: beryllium, carbon, and tungsten. Fusion Sci Technol 54:891–895 Skinner CH, Haasz AA, Alimov VKh et al (2008) Recent advances on hydrogen retention in ITER’s plasma-facing materials: beryllium, carbon, and tungsten. Fusion Sci Technol 54:891–895
Metadaten
Titel
Multi-technique coupling for analysis of deuterium retention in carbon fiber composite NB31
verfasst von
E. Bernard
H. Khodja
B. Pégourié
C. Martin
C. Pardanaud
I. Beurroies
J. Chêne
G. Giacometti
L. Marchetti
P. Roubin
R. Sakamoto
Publikationsdatum
01.11.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science / Ausgabe 21/2015
Print ISSN: 0022-2461
Elektronische ISSN: 1573-4803
DOI
https://doi.org/10.1007/s10853-015-9256-x

Weitere Artikel der Ausgabe 21/2015

Journal of Materials Science 21/2015 Zur Ausgabe

    Marktübersichten

    Die im Laufe eines Jahres in der „adhäsion“ veröffentlichten Marktübersichten helfen Anwendern verschiedenster Branchen, sich einen gezielten Überblick über Lieferantenangebote zu verschaffen.