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Multilayer coating radiation tolerance revealed by IBA

Authors :
Khodja, H.
Sall, M.
Loyer-Prost, M.
Cabet, C.
isabelle monnet
Palacin, Serge
Laboratoire d'Etudes des Eléments Légers (LEEL - UMR 3685)
Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M) (NIMBE UMR 3685)
Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Service de recherches de métallurgie physique (SRMP)
Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN)
CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
23th International Conference on Ion Beam Analysis, 23th International Conference on Ion Beam Analysis, Oct 2017, Shanghai, China, HAL
Publication Year :
2017
Publisher :
HAL CCSD, 2017.

Abstract

International audience; Nanostructuration has opened the way for designing materials with improved properties by taking advantage of multiple interfaces providing enhanced local physical properties. In this frame, nanostructured materials are envisioned for nuclear applications owing to severe environmental conditions (radiation, temperature, corrosion…). Here we report a study based on IBA (RBS and NRA) of a nanometric Cr/Ta multilayer coating demonstrating an extremely high radiation tolerance. TEM and X-ray diffraction were also performed to confirm RBS results and reveal crystallographic structures. Multilayer coated samples were firstly submitted to helium ion implantation, and NRA analyses have revealed that optimized geometry can accommodate up to 20 at. % of gas without noticeable damage, implanted atoms being probably stored at the Cr/Ta interfaces. Heavy ion irradiation was also performed at room temperature (RT), mimicking nuclear reactor neutron bombardment. Although we detected the growing upon irradiation of mixing layers at the Cr/Ta interfaces, these newly created layers remain many fold thinner than that produced at a single interface, preserving the initial multilayer arrangement. Currently the study is extended to high temperature irradiation, and preliminary results are encouraging, confirming that the nanometric Cr/Ta multilayer coating can tolerate up to 100 dpa irradiation dose.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
23th International Conference on Ion Beam Analysis, 23th International Conference on Ion Beam Analysis, Oct 2017, Shanghai, China, HAL
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..c7dc866d6e514604bb94b2c1a8d1b6b0