Rydman, Walter

Helsingin yliopiston digitaalinen arkisto

Tiedekunta/ Osasto — Fakultet/ Sektion Laitos — InstitutionTekijä — FörfattareTyön nimi — Arbetets titelOppiaine — LäroämneTyön laji — Arbetets art Aika — Datum Sivumäärä — SidoantalTiivistelmä — ReferatAvainsanat — NyckelordSäilytyspaikka — FörvaringsställeMuita tietoja — Övriga uppgifterHELSINGIN YLIOPISTO — HELSINGFORS UNIVERSITETMatemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta Fysikaalisten tieteiden laitosWalter RydmanDeuteriumin liikkuminen timanttikalvoissaFysiikkaPro gradu -tutkielma 26.11.2001 54fuusio, tokamak, ensiseinä, diffuusio, deuterium, DLCKumpulan tiedekirjastoRiittävä energiantuotanto yhteiskunnan tarpeisiin on eräs nykypäivän suurista haasteista. Koskanykyisillä tuotantomenetelmillä on jokaisella omat ongelmansa, on uusia menetelmiä kehitettävä.Lupaavin vaihtoehto energian massatuotantoon on fuusioreaktio. Fuusiossa kevyet vedyn isotoo-pit yhtyvät korkeassa lämpötilassa heliumytimiksi vapauttaen samalla energiaa sidosenergioidensaerotuksen verran. Fuusioreaktio on saasteeton, polttoaine tuotetaan puhtaasti vedestä ja litiumis-ta eikä reaktiossa synny pitkäikäisiä ydinjätetteitä. Arvioiden mukaan taloudellisesti kannattavafuusioreaktori on toiminnassa 40 vuoden kuluttua.Toimivan fuusioreaktorin rakentamisen suurimpia haasteita on yli 100 milj. asteisen plasman hal-linta. Varteenotettavin vaihtoehto on tokamak-reaktori, jossa plasma eristetään seinämistä voimak-kailla magneettikentillä. Magneettinen eristys ei kuitenkaan ole läpäisemätön, mikä korostaa oikei-den seinämämateriaalien valintaa. Nimittäin fuusioplasman epäpuhtaudet jäähdyttävät sitä Z4:eenverrannollisena. Kevyet materiaalit ovatkin etulyöntiasemassa raskaisiin nähden. Toisaalta raskais-ta materiaalien sputteroituminen plasmaan on pientä. Tulevaisuuden fuusioreaktoreissa seinämä-materiaaleina tullaan käyttämään sekä hiilikuitukomposiitteja että volframia ja molybdeeniä.Hiilikuitukomposiitit muuttuvat plasman kanssa vuorovaikuttaessaan DLC:ksi (diamondlike car-bon). Siksi sekä vedyn isotooppien liikkuminen DLC:ssä että niiden siinä pysyminen on olennaistatuntea.Tämän tutkielman tavoitteena oli tutkia deuteriumin diffuusiota sekä deuteriumkaasussa kasvate-tuissa että deuteriumilla implantoiduissa timantinkaltaisissa kalvoissa. Myös piin vaikutusta deute-riumin diffuusioon tutkittiin seostamalla kalvoihin kasvatusvaiheessa 6, 15 tai 33 at.%:a piitä. Kal-voja lämmitettiin ja deuteriumin konsentraatioprofiilit määritettiin sekä SIMS- että TOF-ERDA-menetelmillä. Määritettyihin konsentraatioprofiileihin sovitetuista käyristä selvitettiin deuteriumindiffuusion aktivaatioenergiat.Deuteriumin diffuusion havaittiin olevan vetyloukuista riippuvaa. Loukut ovat tyydyttymättömiäsidoksia, joihin vapaat deuteriumatomit sitoutuvat. Merkittävin havainto oli piin diffuusiota kiih-dyttävä vaikutus. Deuteriumin diffuusionopeus kasvaa aina 15 at.%:n piikonsentraatioon saakka.Konsentraation kasvaessa yli tämän arvon diffuusio alkaa hidastua. Hidastumisen oletetaan joh-tuvan piin ja hiilen välisten sidosten merkittävästä lisääntymisestä konsentraation kasvaessa 33at.%:iin. Saatu tulos on kalvojen valmistusmenetelmästä riippumatta sama.1

Deuteriumin liikkuminen timanttikalvoissa

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Helsingin yliopiston digitaalinen arkisto