高溫107Ag5+離子輻照后核石墨的截面微區(qū)拉曼表征與缺陷演化規(guī)律研究

李一言 賀周同 趙修良 彭善成,3 馬慧磊,3

1（南華大學(xué) 核科學(xué)技術(shù)學(xué)院 衡陽 421001）

2（中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 上海 201800）

3（中國科學(xué)院大學(xué) 北京 100049）

核石墨具有耐高溫、耐輻照、耐腐蝕和易加工等優(yōu)良性能，自從成功地應(yīng)用于芝加哥一號(hào)堆（Chicago Pile I）以來，它作為一種優(yōu)秀的中子慢化體和中子反射體材料在核反應(yīng)堆中被廣泛應(yīng)用［1］。近年來，隨著第四代反應(yīng)堆迅速發(fā)展，高溫氣冷堆以及熔鹽堆也采用核石墨作為慢化體材料和反射體材料［2-3］。雖然核石墨的研究已經(jīng)持續(xù)了半個(gè)世紀(jì)，但隨著石墨生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步以及新型反應(yīng)堆對(duì)核石墨性能更高的要求，近年來核石墨的研究重新受到重視［4-7］，特別是其在反應(yīng)堆中高溫和高通量快中子輻照環(huán)境下的行為［8-9］。核石墨一般是由石油焦作為骨料顆粒，采用煤瀝青作為黏結(jié)劑，經(jīng)過混捏、成型后，再經(jīng)過焙燒、浸漬和石墨化而成［10］。核石墨在反應(yīng)堆中服役過程中受快中子輻照會(huì)產(chǎn)生大量的弗倫克爾缺陷對(duì)，這些點(diǎn)缺陷經(jīng)過湮滅、移動(dòng)、復(fù)合后形成更大范圍的缺陷團(tuán)簇，導(dǎo)致核石墨的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，進(jìn)而改變核石墨構(gòu)件宏觀尺寸和性能，最終影響石墨堆芯的壽命［11］。因此，有必要研究核石墨在輻照條件下的缺陷和微觀結(jié)構(gòu)演化過程，進(jìn)一步了解核石墨的輻照損傷機(jī)理，以提高石墨堆的安全性和反應(yīng)堆壽命。

在材料測(cè)試堆中開展快中子輻照成本高、輻照周期長，且輻照后樣品有較強(qiáng)的放射性［12］。而離子束輻照相較于測(cè)試堆中的快中子輻照，具有缺陷產(chǎn)生速率更快、溫度控制更精確（±10 °C）［12］、殘余放射性更低、可使用的設(shè)施更多等優(yōu)點(diǎn)。……