ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Стекло из "Влияние облучения на материалы и элементы электронных схем " Стекло относится к аморфным, или некристаллическим, материалам, которые охлаждены из расплавленного состояния до состояния с высокой вязкостью при комнатной температуре таким образом, что оно становится твердым и пригодным для практических целей. Основным компонентом большинства обычных стекол является SiOg, хотя в составе многих специальных стекол основой служат другие окислы. Стекла, как и металлы и кристаллические материалы, изменяют свои физические и механические свойства при облучении ионизирующим и неионизирующим излучением. Вероятно, наиболее важный и несомненно наиболее изученный результат влияния облучения на стекла — изменение их оптических свойств. [c.207] Окрашивание многих стекол достигает насыщения при дозах облучения около 10 2 дрз/з [196]. При дальнейшем увеличении дозы облучения смещение и превращение атомных ядер в стекле может привести к его растрескиванию и разрушению. Обнаружено, что дефекты на поверхности стекла при облучении развивались в трещины и что наличие водяных паров ускоряло этот процесс [ИЗ]. Борсодержащие стекла особенно чувствительны к физическим нарушениям при облучении тепловыми нейтронами из-за реакции B (п, а) Li , при которой освобождаются а-частицы (накапливается гелий). [c.208] Радиационное окрашивание стекла со временем исчезает. Быстрое уменьшение оптического поглощения, происходящее сразу после облучения, сменяется в последующем плавным снижением степени поглощения [11]. Изменение поглощения сильно зависит от внешних условий, например от температуры и света. Скорость исчезновения радиационного окрашивания увеличивается с ростом температуры и с увеличением выдержки на свету [144]. Баркер и Ричардсон [11] приводят данные, указывающие на полное исчезновение радиационного окрашивания в свинцовых стеклах после выдержки на солнечном свету в течение 150— 350 мин. Сопротивление стекол радиационному окрашиванию может быть несколько усилено добавкой некоторых материалов наиболее часто ею служит СеОг- Такие стекла можно было использовать после дозы -облу-чения 10 эрг г и выше [11, 210]. [c.208] Изменения физических свойств стекол, как правило, меньше, чем керамических материалов. Возможно, что это является следствием относительно высокой степени разупорядоченности структуры стекла до облучения. Поведение отдельных сортов стекол обсуждается ниже. [c.208] Силикатное стекло. Название силикатное стекло не совсем правильно отражает его фактический состав, так как оно обычно содержит различные добавки или примеси. В общем силикатные стекла обладают типичной для стекла структурой в противоположность плавленой двуокиси кремния, структура которой изменяется от типичной структуры стекла до почти полностью кристаллической структуры кварца. Кварц — очень чистая кристаллическая Si02, тогда как материал, который называют плавленой двуокисью кремния, может содержать малые количества примесей (эти материалы обсуждались выше). [c.208] Силикатное стекло, облученное интегральным потоком нейтронов 1.1020—2-102 нейтрон I см , не испытывало расстекловывания [19]. Однако произошли изменения рентгеновской дифракционной картины — уменьшение степени ближнего порядка в стекле. Плотность силикатного стекла увеличилась на 1,6—2,8% при облучении интегральным потоком нейтронов (3 н- 16)-10 нейтрон1см в реакторах с графитовым и водным замедлителем [30, 91]. Образцы силикатного стекла, облученные в одном из графитовых реакторов, после достижения максимальной плотности уменьшили ее при продолжении облучения. Объяснения этому пока не найдено. Увеличение плотности силикатного стекла при облучении противоположно изменениям, наблюдавшимся в других керамических материалах, и его можно приписать уплотнению упаковки [172]. После облучения силикатного стекла интегральным потоком 2-102 нейтрон/см [27, 160] не было замечено изменений его теплопроводности. Однако есть доказательства, что при облучении электронами высокой энергии и у-излу-чением стекло может приобретать электропроводимость [37]. [c.209] Модуль упругости силикатного стекла уменьшается при облучении в реакторах с графитовым и водяным замедлителем [29]. Однако при тех же опытах изменения внутреннего трения обнаружено не было. Исследование предела прочности после облучения силикатного стекла в реакторе интегральными потоками до 1-10 нейтрон см при температурах от —196 до 100° С показали, что изменения предела прочности составили не более 10% [201]. Был сделан вывод, что тенденция стекла к разрушению не увеличивалась при подобных интегральных потоках нейтронов. [c.209] Аморфная двуокись кремния высокой чистоты остается прозрачной при дозах 1-10 эрг г [199]. Эти результаты были подтверждены другими исследователями, которые сообщали, что лучше всего сопротивляется окрашиванию плавленая двуокись кремния Корнинг 7940 [18]. [c.209] Изменения физических и механических свойств плавленой окиси кремния в основном подобны изменениям, которые характерны для силикатного стекла плотность увеличивается теплопроводность остается неизменной увеличивается сипа связи (табл. 4.12). [c.209] Боросиликатные стекла. Борсодержащие стекла многократно исследовались, особенно в связи с использованием их в качестве материала защиты от нейтронов. Представляет интерес также изучение влияния излучения на стекло пирекс, содержащее 11% В2О3 и широко применяемое в химической аппаратуре. Бор также является обычной составляющей свинцовых защитных стекол, о которых будет сказано ниже. [c.209] Стекла пирекс. Эти стекла, содержащие заметные количества бора, особенно легко поддаются влиянию нейтронного облучения в результате реакции (и, а) на В с образованием гелиевых и литиевых атомов со значительной кинетической энергией. Облучение пирекса потоком надтеп-ловых нейтронов 3-10 нейтрон1см Е 100 эв) приводит к его выкрашиванию [28]. Прочность пирекса до облучения высока, а после облучения несколько уменьшается. [c.209] Б работах [30, 91 ] наблюдали увеличение плотности пирекса после облучения потоками надтепловых нейтронов до (8 -т- 16)-10 нейтрон/см в реакторе с графитовым замедлителем и MTR. Плотность стекла пирекс, как и силикатного стекла, увеличивалась до максимума, а при последующем облучении уменьшалась [172], что может быть результатом распухания за счет реакции на боре с образованием гелия и лития (см. табл. 4.12). [c.209] Теплопроводность пирекса уменьшается при облучении [27, 160]. После облучения интегральным потоком нейтронов 1-1Q2 нейтрон I M теплопроводность понизилась с 36 10 до 30-10 кал/(сек-еле х X град), а после облучения потоком 2-102 нейтрон 1см уменьшилась на 45 %. При исследовании влияния других частиц на стекла было обнаружено, что пирекс несколько изменяет окраску под действием интегрального потока протонов 5 10 протон см [8]. [c.216] Другие боросиликатные стекла. Стекла марки Корнинг , содержаш ие 16 и 28% В2О3, облучали в MTR [114]. [c.216] Облучение электронами с энергией 2 Мэе (до 2,5эрг г) приводит к незначительному изменению плотности и соответствующему сжатию боросиликатного стекла [149]. [c.217] Теплота растворения, однако, возросла на 5% [149]. [c.217] В противоположность пирексу и силикатному стеклу плотность свинцового стекла уменьшается при облучении нейтронами. Плотность свинцового стекла, облученного интегральным потоком надтепловых нейтронов (8 16)-101 нейтрон см , уменьшается на 1,5% [30]. Уменьшение теплопроводности свинцового стекла после облучения интегральным потоком 2-102 нейтрон 1см составляет 38% [27, 160]. [c.217] Для изучения пропускания света свинцово-силикатные стекла подвергались облучению Y-квантами дозой 1-10 эрг г, после чего в течение недели измеряли оптическую плотность [10]. Окрашенное в процессе облучения стекло отбеливалось почти до исходного состояния при облучении светом ртутной лампы. После этого образцы были облучены повторно дозой 10 эрг г. При этом было установлено, что оптическая плотность стекла после второго облучения была выше, чем после первого. Эти результаты согласуются с тем, что оптическая плотность увеличивается экспоненциально с увеличением дозы облучения вплоть до 5-10 эрг г, а после этого изменяется линейно. [c.217] Вернуться к основной статье