Hydrogen trapping by irradiation-induced defects in 316 Lstainless steel: A combined experimental and modeling study

Autor: Anne-Cécile Bach, Frantz Martin, Cécilie Duhamel, Stéphane Perrin, François Jomard, Jérôme Crepin
Přispěvatelé: Centre des Matériaux (CDM), Mines Paris - PSL (École nationale supérieure des mines de Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Etude de la Corrosion Aqueuse (LECA), Service de la Corrosion et du Comportement des Matériaux dans leur Environnement (SCCME), Département de Physico-Chimie (DPC), CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Département de Physico-Chimie (DPC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d’étude des Ciments et Bitumes pour le Conditionnement (LCBC), Département de recherche sur les Procédés et Matériaux pour les Environnements complexes (DPME), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Groupe d'Etude de la Matière Condensée (GEMAC), Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines (UVSQ)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Journal of Nuclear Materials
Journal of Nuclear Materials, 2022, 562, pp.153603. ⟨10.1016/j.jnucmat.2022.153603⟩
ISSN: 0022-3115
DOI: 10.1016/j.jnucmat.2022.153603⟩
Popis: International audience; The irradiation-induced defects in stainless steel internal components of pressurized water reactors com- bined with hydrogen uptake during the oxidation process could be a key parameter in the mechanism for Irradiation-Assisted Stress Corrosion Cracking (IASCC). A heat-treated 316 L SS containing a low amount of defects was Fe 3 + ions-implanted; irradiation-induced defects types and depth distributions were charac- terized by Transmission electron microscopy (TEM). Deuterium was then inserted in the specimens either by cathodic charging or by sample exposure to deuterated primary water. Secondary Ions Mass Spectrom- etry –SIMS –permitted to access the deuterium distribution at the implanted stainless steel surface. A finite difference numerical solver accounting for hydrogen diffusion/trapping coupling was used to simu- late the hydrogen transport in the implanted material, taken into consideration the specific heterogeneous character of the irradiation-induced defects distribution in matter. Taking as input data the experimen- tal defects distribution associated with Frank loops or voids, the main trapping sites for hydrogen were assigned to voids, not Frank loops. Such numerical approach was able to deal accurately with the prob- lem of hydrogen transport in a heterogeneous material as well as to differentiate two potential trap sites contributions to the experimental deuterium distribution. In addition, according to results obtained after primary water exposure, trapping at voids was still effective at 320 °C, signature of a high binding energy of hydrogen in voids.
Databáze: OpenAIRE
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