Migración de helio en reactores nucleares (SIMS)

Helium in nuclear reactor - SIMS depth profile
En reactores nucleares, la migración y captación de helio pueden ocasionar hinchamiento, endurecimiento, una ruptura drástica de fluencia, formación de ampollas... Para garantizar la longevidad de los materiales nucleares estructurales, es de vital importancia entender mejor los mecanismos de difusión de helio y describir su distribución por debajo de la superficie.

En comparación con otras técnicas comúnmente usadas para el análisis de materiales nucleares como el NRA (Análisis de Reacción Nuclear), retrodispersión de protones o detección de rebobinado elástico, SIMS proporciona una mejor sensibilidad, amplio rango dinámico y alta resolución de profundidad aunado al hecho de que el perfil de impureza se puede obtener directamente sin ningún tratamiento matemático.

En un estudio reciente, se midió la distribución de helio en muestras de Fe monocristalinas y policristalinas implantadas y se pudieron detectar concentraciones de o por encima de 5E18 at/cm3 (~60 ppm), confirmando la capacidad de perfilado de profundidad superior y los excelentes límites de detección proporcionados por los instrumentos IMS 7f/7f-Auto.

La detección de iones moleculares de CsHe+ prueba un método eficiente de superar la muy alta primera ionización potencial de helio. Se pudieron medir concentraciones de o superiores a 60 ppm.

Datos de H. Lefaix-Jeuland et al, Nuclear Instru. and Methods in Physics Research B (2013).