Measurements of the Characteristics of Fine Grain Graphite Used as a First Wall Material for the T-15MD TOKAMAK

L. B. Begrambekov; Беграмбеков Л. Б.; N. A. Puntakov; Пунтаков Н. А.; A. A. Ayrapetov; Айрапетов А. А.; A. V. Grunin; Грунин А. В.; S. S. Dovganyuk; Довганюк С. С.; A. M. Zakharov; Захаров А. М.; N. O. Savvin; Саввин Н. О.; S. A. Grashin; Грашин С. А.; I. I. Arkhipov; Архипов И. И.

doi:10.31857/S1028096023080058

Измерение характеристик мелкозернистого графита – материала первой стенки Токамака Т-15МД

Авторы: Беграмбеков Л.Б.¹, Пунтаков Н.А.¹, Айрапетов А.А.¹, Грунин А.В.¹, Довганюк С.С.¹, Захаров А.М.¹, Саввин Н.О.¹, Грашин С.А.², Архипов И.И.³
Учреждения:
1. Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”
2. Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
3. Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Выпуск: № 12 (2023)
Страницы: 101-112
Раздел: Статьи
URL: https://bakhtiniada.ru/1028-0960/article/view/232229
DOI: https://doi.org/10.31857/S1028096023080058
EDN: https://elibrary.ru/OBXOKF
ID: 232229

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

В работе изучены характеристики мелкозернистого графита, который будет использован в качестве материала контактирующих с плазмой элементов Токамака Т-15МД. Измерены плотность и пористость, температуропроводность и теплопроводность, размеры кристаллических зерен и количество примесей в графите. Результаты измерений сравнивали с соответствующими характеристиками образцов графита МПГ-6, МПГ-7 и МПГ-8. Определены характер удержания изотопов водорода и метана в графите и условия их десорбции в зависимости от температуры предварительного отжига, его продолжительности, времени выдержки отожженных образцов в атмосферном газе при нормальных условиях. Рассмотрено также влияние облучения ионами дейтерия различных энергий на закономерности захвата и десорбции водорода. Во всех случаях обращали внимание на влияние экспериментальных условий на удержание и десорбцию водорода, оставшегося в графите со времени его производства и захваченного при пребывании в атмосфере. На основе полученных данных и с учетом ожидаемых условий в камере Токамака Т-15МД выявлены оптимальные условия отжига графита, поступающего от производителя, и определяются температуры контактирующих с плазмой элементов токамака, способствующих удаление водорода из графитовой облицовки.

Ключевые слова

Т-15МД, параметры графита, температура захвата водорода, отжиг графита, теплопроводность, температуропроводность, примеси, пористость, поверхности, размер кристаллических зерен, десорбция метана, десорбция водорода.

Список литературы

Федорович С.Д., Карпов А.В., Бубаев В.П., Грашин С.А., Губкин М.К., Слива А.П., Мартыненко Ю.В., Марченков А.Ю., Лукашевский М.В., Заклецкий З.А., Васильев Г.Б., Рогозин К.А., Чан Куанг В. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. Вып. 4. С. 316. https://doi.org/10.31857/S0367292121030069
Хвостенко П.П., Анашкин И.О., Бондарчук Э.Н., Инютин Н.В., Крылов В.А., Левин И.В., Минеев А.Б., Соколов М.М. // ВАНТ. Серия: Термоядерный синтез. 2019. Т. 42. № 1. С. 15. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2019-42-1-15-38
Maruyama K., Jacob W., Roth J. // J. Nucl. Mater. 1999. V. 264. P. 56. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00481-4
Winter J., Gebauer G.J. // J. Nucl. Mater. 1999. V. 266–269. P. 228. https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00526-1
Rubel M., Cecconello M., Malmberg J.A., Sergienko G., Biel W., Drake J.R., Hedqvist A., Huber A., Philipps V. // Nucl. Fusion. 2001. V. 41. P. 1087. https://doi.org/10.1088/0029-5515/41/8/312
Philipps V., Wienhold P., Kirschner A., Rubel M. // Vacuum. 2002. V. 67. P. 399. https://doi.org/10.1016/S0042-207X(02)00238-5
Zhitlukhin A., Klimov N., Landman I., Linke J., Loarte A., Merola M., Podkovyrov V., Federici G., Bazylev B., Pestchanyi S., Safronov V., Hirai T., Maynashev V., Levashov V., Muzichenko A. // J. Nucl. Mater. 2007. V. 363–365. P. 301. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.01.027
Будаев В.П. // ВАНТ. Серия: Термоядерный синтез. 2015. Т. 38. № 4. С. https://doi.org/10.21517/0202-3822-2015-38-4-5-33
Budaev V.P., Khimchenko L.N. // Physica A. 2007. V. 382. P. 359.
Federici G., Skinner C.H., Brooks J.N., Coad J.P., Grisolia C., Haasz A.A., Hassanein A., Philipps V., Pitcher C.S., Roth J., Wampler W.R., Whyte D.G. // Nucl. Fusion. 2001. V. 41. P. 1967. https://doi.org/10.1088/0029-5515/41/12/218
Linke J. // Phys. Scr. 2006. V. 45. P. T123. https://doi.org/10.1088/0031-8949/2006/T123/006
Иванов Б.В., Ананьев С.С. ВАНТ. Серия: Термоядерный синтез. 2021. Т. 44. № 4. С. 5.
Жмуриков Е.И., Бубненков И.А., Дремов В.В., Самарин С.И., Покровский А.С., Харьков Д.В. Графит в науке и ядерной технике. Новосибирск: Издательство Сибирского отделения РАН, 2013. 193 с.
Сковорода А.А., Спицын А.В., Петров В.С., Полунина А.А., Провоторов М.В., Трушкова Т.Н. // Вопросы атомной науки и техники. Серия Термоядерный синтез. 2008. № 3. С. 61. http://vant.iterru.ru/vant_2008_3/4.pdf
Визгалов И.В. и др. // Атомная энергия. 1990. Т. 69. № 3. С. 187. http://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t69-3_1990/go,60/.
Нищев К.Н., Новопольцев М.И., Беглов В.И., Окин М.А., Лютова Е.Н. // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Физико-математические науки. 2015. № 4. Вып. 36. С. 101. https://izvuz_fmn.pnzgu.ru/files/izvuz_fmn.pnzgu.ru/10(5).pdf.
Айрапетов А.А., Беграмбеков Л.Б., Довганюк С.С., Каплевский А.С. // Поверхность. Рентген., синхротр., и нейтрон. исслед. 2018. № 6. С. 48. https://doi.org/10.7868/S0207352818060100
Рогайлин М.И., Чалых Е.Ф.: Справочник по углеграфитовым материалам. Л.: Химия, 1974. 208 с.
Станкус С.В., Савченко И.В., Агажанов А.Ш., Яцук О.С., Жмуриков Е.И. // ТВТ. 2013. Т. 51. № 2. С. 205. https://doi.org/10.1134/S0018151X13010173
Baranov V.G., Devyatko Y.N., Tenishev A.V., Khlunov A.V., Khomyakov O.V. // Inorg. Mater. Appl. Res. 2010. V. 1. № 2. P. 167. https://doi.org/10.1134/S2075113310020164
Жмуриков Е.И., Савченко И.В., Станкус С.В., Tecchio L. // Вестн. НГУ. Сер. Физика. 2011. Т. 6. № 2. С. 77.
http://www.phys.nsu.ru/vestnik/catalogue/2011/02/ Vestnik_NSU_11T6V2_p77_p84.pdf.
Уббелоде А.Р., Льюис Ф.А. Графит и его кристаллические соединения. М.: Мир, 1965. 256 с.
Cezairliyan A., Righini F. // Rev. Int. Hautes Temp. Refract. 1975. V. 12. № 2. P. 124.
Канель Г.И., Безручко Г.С., Савиных А.С., и др. // ТВТ. 2010. Т. 48. № 6. С. 845. https://doi.org/10.1134/S0018151X10060064
Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. Справочник. Атомиздат, 1968. 484 с.
Taylor R.E., Groot H. // High Temp. High Press. 1980. V. 12. P. 147.
Ayrapetov A.A., Begrambekov L.B., Dovganyuk S.S., Grunin A.V., Kaplevskiy A.S., Puntakov N.A. // J. Phys.: Conf. Ser. 2018. V. 1058. P. 012002. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1058/1/012002
Begrambekov L.B., Ayrapetov A.A., Sadovskiy Ya.A., Shigin P.A. // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. V. 669. P. 012003. https://doi.org/10.1088/1742-6596/669/1/012003
Веселовский В.С. Угольные и графитовые конструкционные материалы. М.: Наука, 1966.
Airapetov A., Begrambekov L., Brosset C., Gunn J.P., Grisolia C., Kuzmin A., Loarer T., Lipa M., Monier-Garbet P., Shigin P., Tsitrone E., Zakharov A. // J. Nucl. Mater. 2009. V. 390–391. P. 589. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2009.01.118