Helium release from 12Cr18Ni10Ti stainless steel after impact of steady-state glow discharge helium plasma

Abstract

The thermal desorption experiments were carried out to study the process of helium outgassing from the stainless steel 12Cr18Ni10Ti after exposure to a steady state glow discharge (GD) plasma in He atmosphere. The currentvoltage characteristics in different plasma regimes have been measured and estimation of He ions energy has been made. Measurements of He release from the stainless steel probes showed the saturation of probe surface with He after the fluencies of ~ 4⋅10¹⁹ ion/cm². The value of He outgassing strongly depends on the regime of GD plasma: pressure of work gas, discharge voltage, etc. Several maximums, including the maximum at the temperature of 100…150 °C, were registered in the He desorption curves that indicated different He atom states on the surface and in the nearest surface bulk. Physical mechanisms of such He outgassing are discussed.

Проведені термодесорбційні експерименти по вивченню процесу виділення гелію з нержавіючої сталі 12Х18Н10Т після дії плазми стаціонарного тліючого розряду в атмосфері He. Зміряні вольт-амперні характеристики в різних режимах плазми, і проведена оцінка енергії іонів He. Вимірювання газовиділення He з нержавіючої сталі методом імпульсної термодесорбції показали, що спостерігається насичення поверхні зонда гелієм при дозах ~ 4⋅10¹⁹ іон/см². Величина швидкості десорбції He сильно залежить від режиму плазми: тиску робочого газу, напрузі розряду і т.д. На кривих десорбції He зареєстровано кілько максимумів, включаючи максимум при 100…150 °C, що вказує на різні стани перебування атомів He на поверхні і в приповерхневому об'ємі. Обговорюються фізичні механізми такої поведінки газовиділення He.

Проведены термодесорбционные эксперименты по изучению процесса выделения гелия из нержавеющей стали 12Х18Н10Т после воздействия плазмы стационарного тлеющего разряда в атмосфере He. Измерены вольт-амперные характеристики в различных режимах, и произведена оценка энергии ионов He. Измерения выхода He из нержавеющей стали методом импульсной термодесорбции показали, что наблюдается насыщение поверхности зонда гелием при дозах ~ 4⋅10¹⁹ ион/см². Величина газовыделения He сильно зависит от режима плазмы: давления рабочего газа, напряжения разряда и т.д. На кривых десорбции He зарегистрирован ряд максимумов, включая максимум при температуре 100…150 °C, указывающих на различные состояния атомов He на поверхности и в приповерхностном объеме. Обсуждаются физические механизмы такого характера газовыделения He.