Исследование стабильности системы хром-углерод

УДК 001(06) Перспективные наукоемкие технологии
В.Р. АГАФОНОВ1, Н.Г. ШЕСТАКОВА1, В.И. ЯРЫГИН1
Обнинский государственный технический университет атомной энергетики
1ГНЦ РФ Физико-энергетический институт им. А.И. Лейпунского, Обнинск
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛЬНОСТИ
СИСТЕМЫ ХРОМ-УГЛЕРОД-КИСЛОРОД
В ПРИПОВЕРХНОСТНЫХ АТОМНЫХ СЛОЯХ ПОКРЫТИЯ
ИЗ ХРОМ-ВАНАДИЕВОГО СПЛАВА В ВАКУУМЕ
Проведено исследование стабильности системы хром-углерод-кислород в
приповерхностных атомных слоях покрытия из хром-ванадиевого сплава в вакууме. Выявлены основные факторы, способствующие оптимизации характеристик
системы хром-углерод–кислород, в том числе по диапазону термовакуумных
условий.
Определение и полное использование свойств приповерхностных
атомных слоев применяемых электродных материалов в условиях взаимодействия с вакуумом и газовыми средами имеет важное значение для
обоснования массогабаритных и ресурсных характеристик космических
ядерных энергетических установок (ЯЭУ). На решение этих задач ориентировано экспериментальное исследование образцов из хром-ванадиевого
сплава ВХ2У, использование которого в качестве коллекторного электрода позволило получить высокие выходные электрические характеристики
термоэмиссионного преобразователя (ТЭП), привлекательные для космических ЯЭУ нового поколения [1].
Рассматриваются результаты проведенных в 2004 г на базе лаборатории №58 ГНЦ РФ ФЭИ исследований стабильности свойств системы
хром-углерод-кислород, формирующейся на поверхности покрытия из
сплава ВХ2У при моделировании рабочих условий у коллектора ТЭП.
Работа является продолжением исследований, осуществляемых специалистами ГНЦ РФ ФЭИ совместно со студентами и сотрудниками ИАТЭ.
Как было показано нами ранее [2], именно система хром-углеродкислород ответственна за высокие эмиссионно-адсорбционные свойства
ВХ2У коллектора, которые обеспечивает повышенную эффективность
рабочего процесса термоэмиссионного преобразования. Основное внимание в данном исследовании обращено на механизмы, обеспечивающие
ресурсную стабильность свойств указанной системы, определение факторов, способствующих оптимизации ее характеристик, а также на диапазон
температур и вакуумных условий, при котором эта оптимизация спонтанно происходит на коллекторе ТЭП.
70
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 9
УДК 001(06) Перспективные наукоемкие технологии
Изучение свойств приповерхностных атомных слоев образцов электродных материалов проводилось в универсальной сверхвысоковакуумной установке с применением методов электронной Оже-спектроскопии,
спектроскопии полного тока высокого разрешения и контактной разности
потенциалов.
Представлены экспериментальные данные по эволюции соотношения
и химического состояния углерода, хрома и кислорода, а также структурной перестройке приповерхностных атомных слоев, происходящих под
воздействием изменений температуры и вакуумных условий.
Проведенный анализ позволил выявить основные факторы, способствующие оптимизации характеристик системы хром-углерод–кислород,
в том числе по диапазону термовакуумных условий, в которых такая оптимизация спонтанно происходит на коллекторе термоэмиссионного преобразователя. Это важно для получения и обоснования ресурсной стабильности оптимального состояния системы хром-углерод–кислород на
поверхности покрытий из хром-ванадиевого сплава.
Полученные результаты необходимы для целенаправленного поиска
эффективных адсорбционных систем на коллекторах термоэмиссионных
преобразователей тепловой (ядерной) энергии в электрическую и представляют интерес для материаловедения и прикладных задач в области
создания космических ядерных энергетических установок.
Список литературы
1. Ярыгин Д.В., Миронов В.С., Соловьев Н.П., Тулин С.М., Ярыгин В.И. Термоэмиссионный преобразователь с высокими выходными электрическими характеристиками с металл– кислородной системой на коллекторе // Атомная энергия. 2000. Т.89. Вып.1. С.39–48.
2. Малынкин В.Г., Медведев В.В., Минашин В.А., Усик М.А., Агафонов В.Р., Шестакова Н.Г., Ярыгин В.И Исследование температурной эволюции элементного состава и работы
выхода электронов хром-ванадиевого сплава в вакууме // М.: МИФИ, 2004, Научная сессия
МИФИ-2004, III Научно-техническая конференция «Научно-инновационное сотрудничество». Сборник научных трудов. Ч.1. С.122.
ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 9
71