Οι υψηλές τιμές της θερμοκρασίας αλλά και οι υψηλές ροές νετρονίων και άλλων σωματιδίων υψηλής ενέργειας που επικρατούν κατά την λειτουργία μιας διάταξης μαγνητικής συγκράτησης του πλάσματος (Tokamak) καθιστούν απαραίτητη την χρήση υλικών που είναι ανθεκτικά σε υψηλές θερμοκρασίες και στην ακτινοβολία. Το βολφράμιο είναι υποψήφιο υλικό για τα εσωτερικά τοιχώματα ενός αντιδραστήρα σύντηξης, λόγω του υψηλού σημείου τήξης, της υψηλής θερμικής αγωγιμότητας, της χαμηλής συγκράτησης τριτίου και της ανθεκτικότητας σε θερμικές καταπονήσεις. Ωστόσο, το βολφράμιο πάσχει από ψαθυρή συμπεριφορά σε χαμηλές θερμοκρασίες, λόγω της σχετικά υψηλής θερμοκρασίας μετάβασης από την ολκιμότητα στην ψαθυρότητα, περιορίζοντας την εκμετάλλευσή του.
Αντικείμενο της διδακτορικής διατριβής του Δημήτρη Παπαδάκη αποτελεί η μελέτη της ανόπτησης σε υλικά βολφραμίου ακτινοβολημένα με νετρόνια σε αντιδραστήρα σχάσης.
Επιλεγμένα ακτινοβολημένα με νετρόνια υλικά βολφραμίου θα ανoπτηθούν σε εύρος θερμοκρασιών 600 – 1500 oC με στόχο τη μελέτη επαναφοράς των ιδιοτήτων του βολφραμίου στην κατάσταση πριν την ακτινοβόληση. Η ακτινοβολία με νετρόνια έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ατελειών στο υλικά. Με την τεχνική της φασματοσκοπίας εξαϋλωσης ποζιτρονίων (Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy) θα προσδιοριστεί το είδος και το ποσοστό των ατελειών ανοιχτού όγκου. Παράλληλα, μέσω οπτικής και ηλεκτρονικής μικροσκοπίας (SEM), καθώς και περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ (XRD), θα προσδιοριστούν οι μεταβολές στη δομή των υλικών κατά την ανόπτηση και την ακτινοβόληση.
Η ανόπτηση σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες μεταβάλει τη δομή των υλικών μέσω μηχανισμών διάχυσης και αλληλεπίδρασης των ατελειών στο κρυσταλλικό πλέγμα, ή ακόμα και μέσα της επανακρυστάλλωσης. Οι δομικές αλλαγές αυτές έχουν ως αποτέλεσμα τη μεταβολή των μηχανικών και ηλεκτρικών ιδιοτήτων των υλικών. Με διάφορες τεχνικές προσδιορισμού μηχανικών ιδιοτήτων (Indentation, Impulse Excitation), αλλά και ηλεκτρικών ιδιοτήτων (αντίσταση συνεχούς τάσης), θα γίνει συσχέτιση των δομικών μεταβολών με τις μεταβολές στις φυσικές ιδιότητες του υλικού.
Η διδακτορική διατριβή θα υποστηριχθεί στο Τμήμα Φυσικής του ΕΚΠΑ.
