Abstract
One of the technological challenges for hydrogen materials science (including the ITER project) is the currently active search for structural materials with various potential applications that will have predetermined limits of hydrogen permeability. One of the experimental methods is thermal desorption spectrometry (TDS). A hydrogen-saturated sample is degassed under vacuum and monotone heating. The desorption flux is measured by mass spectrometer to determine the character of interactions of hydrogen isotopes with the solid. The paper presents a distributed boundary-value problem of thermal desorption with dynamical boundary conditions and a numerical method for TDS spectrum simulation, where only integration of a nonlinear system of low order (compared with, e.g., the method of lines) ordinary differential equations (ODE) is required. It has been suggested dissolution and desorption coefficients estimation method in a real dynamic interaction of surface and diffusion processes without the artificial division of studies into diffusion limited regime (DLR) and surface limited regime (SLR). This work is supported by the Russian Foundation for Basic Research (project № 15-01-00744).
Highlights
В рамках технологических задач водородного материаловедения ведется интенсивный поиск различных по назначению конструкционных материалов с заданными пределами водородопроницаемости
A hydrogen-saturated sample is degassed under vacuum and monotone heating
The desorption flux is measured by mass spectrometer to determine the character of interactions of hydrogen isotopes with the solid
Summary
Институт прикладных математических исследований Карельского научного центра РАН, Петрозаводск. В рамках технологических задач водородного материаловедения (включая проект ITER) ведется интенсивный поиск различных по назначению конструкционных материалов с заданными пределами водородопроницаемости. Предложен метод оценки коэффициентов растворения и десорбции в условиях реального динамического взаимодействия поверхностных и диффузионных процессов, без искусственного разделения исследований на режимы лимитирования диффузией (DLR) и поверхностных реакций (SLR). A method for estimating dissolution and desorption coefficients in a real dynamic interaction of surface and diffusion processes without the artificial division of studies into diffusion limited regime (DLR) and surface limited regime (SLR) is suggested. Анализ причин различных всплесков термодесорбции принципиально важен при выборе реакторных конструкционных материалов, контактирующих с изотопами водорода. При численном моделировании без учета динамики поверхностных процессов ТДС-пики вынужденно интерпретируются как следствие захвата диффундирующего атомарного водорода дефектами структуры материала (ловушками) с различными энергиями связи и(или) как проявление многоканальной диффузии [5]. Авторы стремились к использованию минимального математического аппарата, чтобы алгоритм был доступен для реализации на уровне использования свободно распространяемых математических пакетов (без необходимости разработки специализированного программного обеспечения)
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Free) 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
