INDICE
CAPITOLO
1
:
INTRODUZIONE
pag. 1-2
CAPITOLO 2 : STATO DELL’ARTE
pag. 3-16
2. 1 : Generalità pag. 1
2. 2 : Descrizione del reattore pag. 1
2. 2. 1 : Realizzazione del confinamento magnetico pag. 5
2. 2. 2 : Riscaldamento del plasma pag. 7
2. 2. 3 : Estrazione della potenza termica generata dal plasma pag. 8
2. 3 : Prima parete pag. 9
2. 3. 1 : Deuterio e trizio,interazioni plasma prima parete pag. 11
2. 3. 2 : interazione flusso neutronico plasma prima parete pag. 11
2. 3. 3 : Radiolisi dell’acqua pag. 12
2. 3. 4 : Corrosione pag. 12
2. 4 : Mantello triziogeno pag. 13
2. 5 : Conclusioni pag. 14
CAPITOLO 3 : PROPRIETA’ MECCANICHE
DELL’ACCIAIO F82H
pag. 16-26
3. 1 : Generalità pag. 16
3. 2 : Realizzazione dell’acciaio pag. 16
3. 2. 1 : Trattamenti termici pag. 17
3. 3 : Proprietà meccaniche
3. 3. 1 : Prova di trazione pag. 17
3. 3. 2 : Resistenza all’impatto pag. 18
3. 3. 3 : Tenacità a rottura pag. 19
3. 3. 4 : Proprietà di creep pag. 20
3. 3. 5 : Proprietà di resistenza a fatica pag. 21
3. 3. 6 : Allungamento uniforme e totale,
e riduzione di sezione sotto azione del calore pag. 21
3. 3. 7 : Compatibilità con acqua e altri materiali pag. 23
3. 3. 8Parametri di elasticità pag. 23
3. 4 : Proprietà meccaniche
sul materiale irradiato pag. 23
3. 4. 1 : Prova di trazione pag. 23
3. 4. 2 : Resistenza all’impatto pag. 25
3. 4. 3 : Tenacità a rottura pag. 25
3. 4. 4 : Rigonfiamento(swelling) pag. 26
3. 5 : Limiti di temperatura per l’applicazione degli acciai a bassa attivazione pag. 26
3. 6 : Conclusioni pag. 26
CAPITOLO 4
:DIFFUSIONE,SOLUBILITA’, FENOMENI
DI INTRAPPOLAMENTO E PERMEABILITA’
pag27-49
4. 1 : Generalità pag. 27
4. 2 : Diffusione solida pag. 27
4. 2. 1 : Meccanismo di diffusione per vacanza o sostituzionale pag. 28
4. 2. 2 : Meccanismo di diffusione interstiziale pag. 28
4. 2. 3 : Leggi di Fick pag. 28
4. 3 : Solubilità pag. 30
4. 5 : Permeabilità pag. 34
4. 6 : Modelli per lo studio della diffusione e intrappolamento dell’idrogeno pag. 36
4. 6. 1 : Relazione tra picchi e variabili di processo pag. 38
4. 6. 2 : Relazione tra picchi e parametri legati all’intrappolamentopag. 42
4. 7 : Infragilimento e rotture da
idrogeno pag. 45
4. 7. 1 : Problemi di blistering pag. 47
4. 7. 2 : Frattura differita pag. 48
4. 7. 3 : Prevenzione pag. 48
CAPITOLO 5 : OTTENIMENTO DEL SISTEMA DI EQUAZIONI PER LO
STUDIO DELLA DIFFUSIONE DELL’IDROGENO IN ACCIAI DALLA
TEORIA DI EQUILIBRIO LOCALE DI ORIANI
pag50-55
5. 1 : Rilettura dell’equazioni secondo la teoria di Oriani pag. 50
5. 2 : Semplificazione del sistema
di equazioni iniziali pag. 53
5. 3 : Specializzazione del sistema nel caso di permeazione
ad alte temperature pag. 54
5. 4 : Specializzazione del sistema nel caso di desorbimento termico a temperature programmate pag. 55
CAPITOLO 6 : SVILUPPO DI UN MODELLO MATEMATICO PER LO
STUDIO DELLA DIFFUSIONE E DESORBIMENTO TERMICO
DELL’IDROGENO NELLE CONDIZIONI DI PROVA
pag56-65
6. 1 : Generalità pag. 56
6. 2 : Metodo alle differenze finite pag. 56
6. 3. 1 : Applicazione del metodo al sistema di equazioni
relativo alla permeazione ad alte temperature pag. 57
6. 3. 2 : Applicazione del metodo al sistema di equazioni
relativo al desorbimento termico pag. 60
6. 4 : Problemi di instabilità delle
soluzioni pag. 62
CAPITOLO 7 : DESCRIZIONE GENERALITA’ E REALIZZAZIONE
DELLE
PROVE
SPERIMENTALI
pag66-77
7. 1 : Introduzione pag. 66
7. 2 : Permeazioni ad alte
temperature pag. 66
7. 2. 1 : Generalità pag. 67
7. 2. 2 : Caratteristiche del provino pag. 67
7. 2. 3 : Obiettivi della prova pag. 67
7. 2. 4 : Conduzione della prova pag. 68
7. 2. 5 : Preparazione del provino pag. 70
7. 3 : Desorbimento termico a temperature
programmate pag. 71
7. 3. 1 : Caratteristiche dei provini pag. 72
7. 3. 2 : Conduzione della prova pag. 73
Idrogenazione elettrochimica a temperatura ambiente pag. 73
Idrogenazione elettrochimica a 90°C pag. 75
Idrogenazione gassosa ad alte temperature pag. 76
CAPITOLO 8 : DISCUSSIONI E RISULTATI OTTENUTI
DALLE PROVE SPERIMENTALI
pag78-135
8. 1 : Risultati delle prove di permeazione ad alte
8. 1. 1 : Introduzione pag.78
8. 1. 2 : Misura della permeabilità pag. 79
8. 1. 3 : Misura delle diffusività pag. 85
8. 1. 4 : Misura della solubilità pag. 90
8. 2 : Comparazione con il modello
matematico in MatLab pag. 91
8. 2. 1 : Confronto tra modello matematico ed esperimenti pag. 91
8. 2. 2 : Confronto tra grafici teorici con e senza fenomeni
di impedenza superficiale pag. 98
8. 2. 3 : Profili di concentrazione durante la prova di permeazione pag. 101
8. 3 : Risultati delle prove di desorbimento termico ad alte temperature pag. 108
8. 3. 1 : Prove condotte sull’F82H pag. 108
Picchi ad alta temperatura pag. 108
Calcolo dell’energia di attivazione per il detrappolamento, Ed pag. 110
Individuazione delle trappole dal confronto di dati in letteratura pag. 112
Picchi a basse temperature pag. 112
Calcolo dell’energia di attivazione per il detrappolamento, Ed pag. 117
Individuazione delle trappole dal confronto di dati in letteratura pag. 119
8. 3. 2 : Comparazione con il modello matematico in MAT-LAB pag. 119
Profili di concentrazione durante la prova di desorbimento termico pag. 122
8. 3. 3 : Prove condotte sul BATMAN pag. 124
Calcolo dell’energia di attivazione per il detrappolamento, Ed pag. 128
Individuazione delle trappole dal confronto di dati in letteratura pag. 129
8. 3. 4 : Analisi dei picchi ad alte temperature con il modello
matematico in MATLAB pag. 130
8. 4 : Analisi del rilascio d’idrogeno durante lo spegnimento pag.132
8. 5 : Riepilogo dei risultati ottenuti dalle prove e analisi del
desorbimento termico pag.135
