И.Н.Бекман

РАСТВОРЕНИЕ И ДИФФУЗИЯ ВОДОРОДА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ

Курс лекций

Москва, 2001

Содержание

Предисловие.
1. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ
1. Метод проницаемости
1.1 Аппаратура
1.1.1 Вакуумные системы и хроматографы
1.1.2 Системы диагностика поверхности
1.1.3 Детекторы и системы измерения
1.1.4 Системы подготовки газов
1.1.5 Компьютерная автоматизация эксперимента
1.1.6 Диффузионные ячейки
1.1.7 Приготовление образцов, обработка и диагностика поверхности
1.1.8 Предварительная обработка результатов экспериментов
2. Импульсный вариант метода проницаемости и метод дифференциального импульса
3. Метод концентрационных волн
4. Авторадиографический вариант метода проницаемости
5. Десорбционные и термодесорбционные методики
5.1 Изохронный отжиг и ступенчатый нагрев
5.2 Линейный нагрев
5.3 Метод пилообразного нагрева
6. Вакуумная экстракция
7. Ядерно-физические и физико-химические методы контроля состояния и миграции водорода
7.1 Оже-спектроскопия
7.2 Гамма-резонансная спектросопия
7.3 Ядерный магнитный резонанс
7.4 Нейтронография
2. ОБРАБОТКА И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
1. Восстановление кинетической кривой, искаженной инерционностью аппаратуры
2. Начальная оценка параметров
2.1 Метод особых точек
2.2 Метод последовательного дифференцирования
2.3 Метод рядов Фурье
2.4 Метод функциональных масштабов
2.5 Метод параметрических моментов
3. Нелинейные варианты МНК (метод регуляризации, банк моделей)
4. Анализ ансамбля кривых, снятых при различных условиях эксперимента
4.1 Температурная зависимость параметров
4.2 Роль парциального давления водорода
4.3 Влияние толщины мембраны на форму кинетической кривой водородопроницаемости
5. Выбор адекватной модели диффузии
6. Составление баз данных по диффузии, проницаемости и растворимости водорода
7. От базы данных к базе знаний
3. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ДИФФУЗИИ ВОДОРОДА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
1. Процессы на границах раздела материал-водород и материал-вакуум
2. Миграция водорода при изменяющимся в ходе диффузионного процесса составе поверхности
3. Математический аппарат диффузии в микрогетерогенных средах
4. Диффузия в слоистых средах
5. Диффузия в ходе структурных изменений материала образца
6. Диффузия водорода при внешних воздействиях на образец.
6.1 Механические воздействия (всестороннее сжатие, ступенчатая, линейная и циклическая деформация).
6.2 Радиационные воздействия
6.3 Химические воздействия
6.4 Комплексные воздействия температурных, радиационных, механических и химических полей. Эффекты синергизма.
7. Диффузия при наличии химической реакции водорода с материалом образца (образование гидридов)
8. Изотопные эффекты в растворении и диффузии
9. Положительные мюоны как легкие изотопы водорода
4. МЕХАНИЗМЫ МИГРАЦИИ ВОДОРОДА В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
1. Теоретические подходы к описанию взаимодействия водорода с матрицей твердого тела
2. Хемосорбция водорода
3. Состояние и диффузия водорода в твердых телах
4. Взаимодействие водорода с атомами растворителя и природными дефектами твердого тела (вакансии, междоузлия, дислокации.
5. Перенос водорода кластерами дефектов
6. Квантовомеханическая теория перескоков
7. Классическая теория подвижности
8. Аномалии при высоких температурах
9. Радиационно ускоренная диффузия водорода
10. Механизм диффузии водорода в гидридобразующих системах
11. Деформации кристаллической решетки, связанные с водородом
12. Водородное разрушение и аморфизация твердых тел
5. МАССО-ПЕРЕНОС ВОДОРОДА В МАТЕРИАЛАХ
1. Металлы и сплавы
1.1 Коэффициенты диффузии
1.2 Константы раствормости
1.3 Отклонения от закона Аррениуса
2. Металлы с покрытиями
3. Графит
4. Стекла
5. Полимеры
6. Композитные материалы
7. Расплавы
8. Водородопроницаемость в режиме ионной бомбардировки
6. ВОДОРОД В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
1. Химическая и нефтехимическая промышленность
2. Водородная энергетика
3. Атомная энергетика
4. Установки термоядерного синтеза
5. Проблема аккумулирования и дальнего транспорта водорода
Заключение.

Литература

Аннотация

В курсе лекций рассмотрены процессы диффузии, проницаемости и растворимости изотопов водорода в твердых телах и материалах (как функциональных, так и конструкционных). Дано описание аппаратуры, методики проведения эксперимента, обработки и интерпретации результатов экспериментов по изучению миграции и взаимодействия водорода с исследуемым веществом. Проведен критический анализ существующих механизмов диффузии и растворения в различных твердых телах (полимеры, металлы, стекла, графит и др.). Большое внимание уделено влиянию состояния поверхности на кинетику проникновения молекулярного, атомарного и ионизированного водорода. Продемонстрированы особенности миграции водорода при термических, радиационных, механических и термических воздействиях на образец.
Материал курса лекций представляет интерес для научных работников и инженеров, специализирующихся в области физики металлов, физической химии, радиационной физики, водородной энергетики и реакторостроения (атомного и термоядерного).

Hosted by uCoz