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Hydrogen isotopic replacement and microstructure evolution in zirconium deuteride implanted by 150 keV protons

Chinese Physics B 2021年第10期30卷 85-91页

作者： Man Zhao Mingxu Zhang Tao Wang Jiangtao Zhao Pan Dong Zhen Yang Tieshan Wang School of Nuclear Science and Technology Lanzhou UniversityLanzhou 730000China Institute of Fluid Physics CAEPMianyang 621900China Sino-French Institute of Nuclear Engineering and Technology Sun Yat-Sen UniversityZhuhai 519082China

Zirconium tritiated(ZrTx)is an alternative target material for deuteron-triton(D-T)reaction neutron *** isotopic replacement and microstructure evolution induced by hydrogen isotope implantation could significantly affect the performance of the target *** this work,the zirconium deuteride film deposited on Mo/Si substrate was implanted by 150 keV protons with fluence from 1×10^(16 ) to 1×10^(18 )protons/cm^(2).After implantation,the depth profiles of retained hydrogen(H)and deuterium(D)in these target films were analyzed by elastic recoil detection analysis(ERDA),and time of flight-secondary ion mass spectrometry(ToF-SIMS).Additionally,the microstructure evolution was also observed by x-ray diffraction(XRD)and scanning electron microscope(SEM).The D concentration in the ZrDx film decreased versus the proton implantation *** analytical model was proposed to describe the hydrogen isotopic trapping and exchange as functions of incident protons ***,the XRD analysis revealed that no new phase was formed after proton ***,circular flakings were observed on the ZrDx surface from SEM images at fluence up to 1×10^(18) protons/cm^(2),and this surface morphology was considered to associate with the hydrogen atoms congregation in Mo/Si boundary.

关键词： zirconium deuterides isotopic replacement proton implantation microstructure evolution

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