Tritium diffusion in zircaloy-2 in the temperature range −78 to 204° C

• Published in: Journal of nuclear materials 1974, Vol.51 (3), p.321-329
• Main Authors: Austin, J.H., Elleman, T.S., Verghese, K.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0022-3115; 1873-4820
• DOI: 10.1016/0022-3115(74)90197-4

Tritium diffusion measurements in Zircaloy-2 were carried out over the temperature range −78 to 204 °C by direct measurement of tritium diffusion gradients. The 6Li (n, α) 3H reaction was used to inject tritium into the specimens and to produce initial tritium concentration in the range 0.0065 ppm to 0.013 ppm 3H by weight. Two diffusion components were identified from the concentration profiles: a surface trapping region approximately 5 μm thick and a normal diffusion profile characteristics of bulk diffusion. Surface release measurements of tritium verified the existence of a surface trapping layer. The bulk diffusion component was consistent with classical diffusion solutions and was given by: D = 0.00021 −0.00018 +0.005 exp−(8500 ± 200 cal/ RT) cm 2 · sec −1. The surface trapping was attributed to oxide films formed on the Zircaloy-2 at room temperature. The apparent diffusion coefficients for the surface region were consistent with: D = 4.0 −3.3 +19.7 × 10 −14 exp−(7200 ± 1500 cal/ RT) cm 2 · sec −1 over the temperature range 25 to 411°C. Des mesures de diffusion du tritium dans le Zircaloy-2 ont été entreprises dans l'intervalle de températures −78 à 204°C, par mesure directe des gradient de diffusion du tritium. La réaction 6Li(n, β) 3H a été utilisée pour injecter du tritrium dans les échantillons et pour produire une concentration initiate en tritium dans l'intervalle de 0,0065 ppm à 0,013 ppm 3H en poids. Deux composantes de diffusion ont été identifiées à partir des profils de concentration: une région de piégeage superficielle de 5 μm d'épaisseur environ et un profil de diffusion normal caractéristique de la diffusion en volume. Les mesures de dégagement superficiel du tritium ont vérifié l'existence d'une couche superficielle de piégeage. La composante de diffusion en volume obéit aux lois classiques de la diffusion, c'est-à-dire que D = 0,00021 −0,00018 +0,0015 exp−(8500 ± 200 cal/ RT) cm 2 · sec −1 Le piégeage superficiel fut attribué aux films d'oxyde superficiels formés sur le Zircaloy-2 à la température ambiante. Les coefficients de diffusion apparents pour la région superficielle satisfont à la relation: D = 4.0 −3.3 +19.7 × 10 −14 exp−(7200 ± 1500 cal/ Rt) cm 2 · sec −1 dans l'intervalle de température de 25 à 411°C. Diffusionsmessungen von Tritium in Zircaloy-2 wurden zwischen −78 und 204°C durch unmittelbare Bestimmung des Diffusionsgradienten durchgeführt. Tritium wurde mit Hilfe der Reaktion 6Li(n, α) 3H in die Proben injiziert, die