Облучение s.графит

Для подтверждения предложенной теории облученный графит отжигали при 600 и 2800°С перед его окислением вне реактора [122]. Графит, отожженный при 600°С, имел такую же скорость окисления, как облученный, но не отожженный графит. Скорость окисления графита, отожженного при 2800°С, была такой же, как для необлученного графита. Отсюда следует, что увеличение скорости окисления облученного графита происходит вследствие радиационных нарушений структуры, которые не отжигаются при низких температурах. [c.194]

Часть смещенных атомов, оставшихся в решетке при низко температурном облучении, сохраняет избыток энергии по сравнению с равновесными атомами. Таким образом в облученном графите возрастает его теплосодержание. Внутренняя энергия системы повышается. Измерение запасенной энергии проводят как на специально облученных образцах графита, так и отобранных различными дистанционными устройствами из кладки реакторов. [c.113]

Как отмечается в работе [220, р. 581], для облученного при —193° С графита установлены максимумы при температуре —63, —53, 27—37, 107—137 и 167—МТС. Такая дискретность указывает на наличие в облученном графите различного типа дефектов либо на последовательное превращение первоначально образовавшихся дефектов в более сложные по мере роста температуры отжига. [c.115]

Углерод — неметаллический элемент, однако он обладает многими металлическими свойствами. Он существует в различных аллотропных формах, обладающих различными свойствами от чешуйчатого графита, который очень мягок и обладает относительно хорошими тепловыми и электрическими свойствами, до твердого и хрупкого алмаза, имеющего относительно плохие тепловые и электрические свойства. Графит очень широко используют в реакторостроении вследствие его превосходных данных как замедлителя, из-за его доступности, большой прочности при высоких температурах, легкости обработки и надежности. Поэтому было проведено много исследований по определению влияния облучения на этот материал. [c.184]

Графит легче меняет свои свойства при облучении, чем керамические окислы, вероятно, из-за ковалентных связей. Гамма-излучение не наносит повреждений графиту, но в результате бомбардировки нейтронами его [c.184]

Облучение при комнатной температуре приводит к увеличению прочности и твердости графита и уменьшению электро- и теплопроводности. Абсорбция кислорода графитом усиливается при облучении [185], а реакционная способность графита при наличии радиационного поля увеличивается [60, 95]. Количество энергии, поглощенной решеткой графита (энергия Вигнера), увеличивается во время облучения, что соответствует увеличению энтальпии [226]. Большинство радиационных нарушений в графите может быть удалено при помощи термического отжига после облучения, хотя в некоторых случаях требуется нагрев почти до температуры графитизации. Графит очень чувствителен к радиационному отжигу, вследствие чего облучение при повышенных температурах приводит к понижению числа радиационных нарушений. Далее обсуждается влияние облучения на свойства графитов. [c.185]

Графит имеет гексагональную элементарную ячейку, образующую плоскостями базиса параллельные углеродные слои одноатомной толщины. Расстояние между слоями (вдоль оси с) относительно велико по сравнению с расстоянием между атомами в слоях (вдоль оси а), вследствие чего связь между слоями относительно слаба. При облучении атомы углерода выбиваются из слоев в промежуточные положения между слоями. [c.186]

Можно считать, что за некоторыми исключениями при низких температурах облучения (300—500° С и.ниже) в графите происходит общее значительное расширение в направлении оси с (поперечное направление ) и небольшое сжатие в направлении оси а (продольное направление). На рис. 4.24 это положение иллюстрируется из кривых видно, что графитовые образцы испытывают сначала незначительное расширение в продольном направлении и явно выраженную обратную тенденцию при продолжении опыта. Это явление пока не объяснено. [c.186]

Из рис. 4.33 видно, что коэффициент теплопроводности (наклон кривых) изменяется от отрицательной величины для необлученного графита до положительной для графита, облученного потоком 6,4-102 нейтрон см при 30° С. Сообщалось, что температура облучения оказывает небольшое влияние на порог насыщения теплопроводности в зависимости от дозы облучения [191]. Графит SF, облученный при 30 и 400° С, имеет этот порог в обоих случаях примерно при 1,9-1021 нейтрон см . Абсолют-75 100 125 150 175 200 изменение теплопроводности на- [c.190]

Химическая активность. Наблюдалось, что химическая реакционная способность графита усиливается при действии излучения. Это может оказаться чрезвычайно важным для работы реактора, где графит выдерживается при высоких температурах. Исследовались реакции графита с СОг, кислородом, воздухом, водой и водяными парами во время облучения в реакторе, после облучения в реакторе и дополнительного облучения в у-поле и во время у-облучения. [c.193]

Графит после облучения интегральным потоком тепловых нейтронов 3,3-10 нейтрон см при 30°С содержал 630 кал г накопленной энер- [c.195]

Во время облучения графита, содержащего расщепляющиеся материалы, скорость накопления энергии Вигнера больше, чем для графита, не содержащего подобных материалов [12]. Увеличение скорости происходит вследствие того, что осколки деления выделяют энергию в графите и производят большое число нарушений кристаллической структуры. Энергия, запасаемая графитом при бомбардировке нейтронами или осколками деления, удерживается искаженной структурой до отжига. В некоторых работах указывается, что нужна температура по крайней мере на 100°С выше температуры облучения, чтобы началось освобождение энергии. Однако самые последние исследования указывают, что энергия Вигнера может быть освобождена при температурах, более близких к температуре облучения [54]. [c.196]

Изменения различных механических, физических и химических свойств графита, вызванные облучением, могут быть уменьшены за счет отжига при температурах выше температуры облучения. Восстановление радиационных нарушений при термической обработке больше зависит от температуры, чем от продолжительности отжига [2661. Исходное электросопротивление графита, облученного при 35°С и отожженного при 210°С, восстанавливалось на 70% за 25 ч и только на 75% за 700 ч отжига. Графит, облученный при —196°С, восстанавливал радиационные нарушения при температуре ниже —130°С, а изменения тепло- и электропроводности не восстанавливались до температур —70 и —20°С соответственно [c.198]

Структура пиролитического графита зависит от температуры и скорости процесса. Сравнительно мало известно о влиянии облучения на пиролитический графит. Для исследования использовали пиролитический графит с ориентированной структурой и пористостью менее 3% [25]. Пиролитические графиты приближаются по структуре к идеальному графиту с минимальным числом пор или вакантных мест, которые могут быть заняты смещенными атомами, Так как основными эффектами разупорядочения (вследствие облучения) являются создание электронных ловушек и общее увеличение [c.201]

Действие облучения на графит ядерных реакторов. М., [c.2]

За последние 30 лет выполнены тысячи работ по действию облучения на графит. Несмотря на такое обилие проведенных экспериментальных и теоретических исследований, интерес к графиту не уменьшается, более того, число экспериментальных и теоретических работ в последние годы значительно возросло. Это связано с тем, что возникают новые технические требования к работоспособности графита в поле радиации, вызванные стремлением увеличить единичную мощность реакторов и в связи с этим повысить эксплуатационные параметры ядерных установок. [c.6]

Исследования влияния облучения на физико-механические свойства материалов, используемых в реакторах, дали толчок для систематического изучения природы радиационных нарушений. В результате графит оказался первым материалом, в котором были обнаружены структурно-физические изменения его свойств под действием нейтронного облучения. Изучение радиационных нарушений в графите значительно расширяет круг вопросов материаловедения и физики твердого тела, а также исследования и разработки экспериментальных методов определения свойств материалов в процессе облучения. [c.6]

Градиенты температуры в элементах конструкций вызывают направленную Диффузию и могут, изменять свойства материала. Изменение температуры в процессе облучения может вызвать не только изменение свойств, но и создать опасные ситуации при эксплуатации реакторов. Например, используемый в качестве замедлителя графит при облучении при низкой температуре может запасать энергию до 700 кал/г и более. При увеличении температуры эта энергия может выделиться и привести к резкому увеличению температуры графита. [c.92]

Используя данную зависимость и различные значения энергии активации, в работах [220, р. 531 50] получили корреляцию условий облучения. Так, например, до 600 С обычно используют значение Q, равное 1,2 эВ. При более высокой температуре берут значение Q = 3,2 эВ. Сравнивая данные указанных работ, можно отметить, что критериальный метод, предложенный в работе [50], является, по-видимому, в некоторых случаях более удобным при сопоставлении радиационных нарушений в графите. Безразмерный критерий подобия условий облучения графита в реакторе записывается [50] в виде [c.98]

Изменение теплопроводности сильно зависит как от температуры облучения, так и температуры измерения после облучения (рис. 4.32 и 4.33). Авторы работы [35] сообш али, что изменение теплопроводности не зависит от температур измерения, если эта температура ненамного превышает температуру облучения. Графит облучали нейтронами с энер- [c.189]

Рис. 4.40. Изменение величины энергии Вигнера при отжиге в облученном графите [226] (на кривых указана величина потока тепловых нейтронов в нейтрон1см ).

При флюенсе, превышающем (1- 2)-1022 нейтр./см , и температуре выше 400° С монотонное сжатие образцов графита сменяется их ростом. В этом случае упругая модель становится ненригодной не только количественно, но и качественно. Размеры образцов при этом, как было отмечено выше, увеличиваются с большой скоростью. Это обусловлено образованием вакан-сионных пор и пор-трещин в облученном графите, вклад которых при высоких дозах является определяющим. Так как при этом изменение AXJX и AXJXa достаточно [c.201]

В работе [33] проведены исследования процесса окисления облученного реакторного графита при температуре 700, 900, 1000 и 1150 С в среде необлучениого и облученного азота, не-облученной и облученной парогазовой смеси (азота и водяных паров). Из-за трудностей осуществления непрерывного контроля за изменением массы образца, находящегося непосредственно в активной зоне реактора, реакционный сосуд с контрольной аппаратурой располагали вне реактора. Влияние реакторных условий имитировалось тем, что эксперимент проводили на облученном графите, а парогазовую смесь предварительно-облучали в реакторе и только после этого направляли в реак- [c.210]

К конструкционным материалам в реакторах предъявляется дополнительное требование радиационной стойкости, т. е. длительного сохранения физических и химических свойств в условиях интенсивнейшего нейтронного облучения. Особенно опасны коррозия и падение механической прочности. Так, коррозия оболочек твэлов и теплоносителей может привести к нарушению герметичности и тем самым к радиоактивному заражению теплоносителя, а иногда и к аварии. Для изготовления конструктивных элементов применяются алюминий, его сплавы с магнием или бериллием, цирконий, керамические материалы, нержавеющая сталь, графит, покрытия из ниобия, молибдена, никеля и некоторые другие материалы. [c.582]

На создание вакансий и атомов в междоузлиях тратится довольно значительная энергия. При больших дозах облучения эта так называемая скрытая энергия становится большой уже в макроскопическом масштабе. Например, в графите после облучения дозой 3-10 нейтрон/см создается скрытая энергия 620 кал/моль. Эта энергия выделяется при отжиге. В некоторых случаях наблюдается самопроизвольное выделение скрытой энергии, при-водяш,ее к саморазогреву материала. [c.654]

Окись алюминия. Влияние облучения на стабильность размеров AI2O3, вероятно, невелико. Уилер [217 1 измерил макроскопический рост монокристаллов сапфира после облучения потоком 2-101 нейтрон/см при 350° С. Изменения размеров не превышали 0,015%. В табл. 4.1 показано, как изменились размеры и некоторые физические характеристики AI2O3 в результате облучения. Мартин [143] также изучал действие нейтронного облучения при 30° С на синтетический сапфир. Увеличение размеров AljOa как функция потока нейтронов показано на рис. 4.1. При 1,46-10 нейтрон/см увеличение размеров составило только 0,048% вдоль оси с и 0,03% перпендикулярно к оси с (вдоль оси а). Таким образом, наблюдается некоторая анизотропия в изменении размеров, но не такая большая, как, например, в графите. Отжиг такого образца, как [c.143]

Изучалось изменение механических, физических и химических свойств облученного нейтронами графита. Степень радиационных нарушений является функцией времени выдержки и температуры, а также сильно зависит от состояния исходных материалов и технологии их изготовления. Следовательно, невозможно с определенностью предсказать степень нарушений в результате облучения графита. Однако можно, как правило, предсказать направление изменений свойств. Во время облучения большинство видов графита стремится к расширению решетки в направлении оси а или параллельно направлению базисной плоскости [226]. Однако при повышенных температурах облучения наблюдали, что графит проявляет скорее тенденцию к сжатию, чем к расширению [65]. Обычно чем более разупорядочена структура, тем меньше тенденция к расширению и больше тенденция к сжатию объема. [c.185]

Приведенные данные позволяют предполагать, что графиты с высокоупорядоченной структурой будут иметь большую стабильность размеров при высокотемпературном облучении, а мепее упорядоченные структуры должны испытывать сжатие. Это иллюстрирует рис. 4.29, на котором более высокоупорядоченные структуры имеет графит с более высокими температурами графитизации, тогда как материалы, графитизирующиеся при низких температурах, имеют менее упорядоченную структуру. [c.189]

Электрические свойства. Изменение электрических свойств при облучении графита происходит вследствие образования электронных ловушек промежуточными атомами и рассеяния электронов [101,180, 226 ]. Так как электронные ловушки увеличивают число электронов-носителей, то электросопротивление должно уменьшаться. Однако электроны, рас-сеиваюш иеся на этих дефектах при низких температурах облучения, с избытком компенсируют этот процесс, приводя к повышению электросопротивления. При повышенных температурах облучения рассеяние электронов едва компенсирует уменьшение сопротивления, вызванное увеличением числа электронов-носителей. Опыты по исследованию влияния излучения на графит включают также анализ изменений тер моэлектродвижущей силы и магнитной восприимчивости. [c.191]

Термоэлектродвижущая сила пары графит — свинец изменяется от отрицательной до положительной величины при малых интегральных потоках [226]. При увеличении потока термоэлектродвижущая сила уменьшается, но-видимому, стремясь к нулю. Коэффициент Холла увеличивается от —0,65 для необлучепного графита до 1,1 при облучении интегральным потоком 0,5 10 нейтрон/см . При 12-10 нейтрон/см он становится меньше 0,1 и, видимо, асимптотически приближается к нулю. [c.191]

Показано, что твердость графита чувствительна к радиации [226]. Однако изменение твердости стремится к насыщению при умеренных дозах облучения [107]. Графит марки AGOT-K , облученный при 30°С потоком до 1,5-10 нейтрон/см , увеличивает твердость примерно в четыре раза. [c.193]

При испытаниях облученного графита на ползучесть вне реактора наблюдалась ограниченная скорость ползучести [33]. Однако она сильно увеличивалась при облучении графита под нагрузкой. Для изучения крип-повых явлений в реакторе проводились опыты при постоянной нагрузке и постоянной деформации [137]. Результаты указывали, что графит, обладавший относительно искаженной структурой, релаксирует больше, чем графит, имеющий более упорядоченную структуру. При анализе этих данных было сделано предположение, что механизм, объясняющий наблюдавшуюся пластичность, не должен зависеть от температуры, а также от изменений модуля сдвига [137 ]. Изменение модуля, следовательно, должно быть одинаковым независимо от того, деформировался образец во время облучения или нет. В таком случае маловероятно, чтобы пластичность объяснялась сдвиговыми явлениями. Скорее можно предположить, что ползучесть под облучением является следствием радиационного отжига, который обсуждался выше. Принимая во внимание, что миграция атомов, происходящая вдоль границ кристаллитов, обусловливает деформацию, можно объяснить, почему пластичность больше для менее гра-фитизированных материалов. Эти положения подтверждаются предварительными результатами некоторых исследований [137]. [c.193]

Для изучения характеристик скольжения и истирания высокотемпературных материалов использовали графит 56НТ, облученный потоком нейтронов до 1,6-10 нейтрон/см при 425 и 650°С [131]. Облучение не оказало сколько-нибудь значительного влияния на коэффициент трения между графитом и сплавом инконель X, испытанными при четырех температурах в интервале 25—540°С. Истирание облученного и необлучен-ного графита за период испытания в течение 1000 циклов незначительно отличалось. [c.193]

ГИИ [159]. Хотя это и не является максимумом, скорость увеличения энергии была невелика, и между 650 и 700 кал1г, вероятно, происходит, насыщение. С другой стороны, наблюдали, что скорость увеличения энергии Вигнера и возможный уровень ее насыщения заметно уменьшались с увеличением температуры облучения. Количество энергии, аккумулированной при 400°С, очень мало, а во время облучения при 700°С и выше в графите накапливается совершенно незначительное количество скрытой энергии [62]. [c.196]

В большинстве случаев полного восстановления радиационных нарушений в графите не происходило вплоть до отжига при температурах, близких к температуре графитизащш. Для определенных условий отжига степень восстановления свойств понижается с увеличением дозы поглощенной энергии при облучении [226]. [c.198]

Для эксперимента использовали три сорта графита (табл. 4.10). Графит, рекристаллизованный при 2700°С, имел физические и электронные свойства, близкие к идеальным свойствам монокристалла графита. Графит облучали в вакууме интегральными потоками тепловых нейтронов до 3-10 нейтрон1см и быстрых нейтронов 2-10 нейтрон 1см ( > 1 Мэе). Расстояние между слоями рекристаллизованного графита увеличилось при этом от 3,3538 до 3,3545 А. Графиты изучали в трех состояниях необлученном облученном облученном и отожженном. [c.202]

Карбид бериллия. Образцы карбида бериллия облучались интегральным потоком быстрых нейтронов 3,5-10 нейтрон 1см [73]. Во время облучения образцов температура была ниже 90° С. Электросопротивление образцов увеличилось на несколько порядков, тогда как другие физические свойства не претерпевали серьезных изменений. Было замечено небольшое уменьшение модуля упругости и модуля разрыва. Почти не менялись внешний вид, размеры и плотность испытуемых образцов. Из других результатов следует отметить отсутствие изменений рентгеновской дифракционной картины образца ВегС + 20 вес.% графита, уменьшение теплопроводности ВезС и смеси ВегС — графит вдвое и отсутствие изменений термостойкости ВегС. [c.205]

В работе [67] облучали графит и окись урана как отдельно, так и в виде смеси. Эффективность влияния излучения определяли путем измерения скорости газовыделения. В процессе опыта выяснилось, что скорость газовыделения зависит от колебаний мощности реактора. Полученные данные показали, что большая часть газа, выделившаяся из смеси графита и окиси урана, обусловлена процессом деления в окиси урана и что разлагающийся материал находится не в фазе, содержащей уран. Осколки деления и выбитые ими атомы перешли в окружающую фазу графита и вызвали разложение органического вещества. Опыт проводили при облучении интегральным потоком быстрых нейтронов 4 10 нейтронIсм . Сравнение скоростей газовыделения из смеси окиси урана и графита и из каждого из этих металлов в отдельности показало, что смесь наиболее чувствительна к излучению. Таким образом, непосредственное воздействие излучения на окислы урана и кобальта в термисторах должно при- [c.361]

Первые исследования [31] были проведены по изучению возможности диффузионного насыщения поверхности металла углеродом. Опыты по облучению железа, на поверхность которого наносились слои различных углеродосодержащих соединений, в том числе и графит, проводились с использованием импульсного лазерного излучения. Результаты рентгеноструктурного анализа свидетельствуют о насыщении железа углеродом, причем до достаточно высокой концентрации с образованием твердого раствора железо — углерод. Металлографические исследования показали, что на поверхности железа с покрытием после лазерного облучения образуется белый слаботравящийся слой с равномерной микротвердостью, достигающей 1400 кгс/мм . За ним идет термообработанный слой с микротвердостью 1000 кгс/мм . [c.26]

Параллельно под руководством И. В. Курчатова проводились исследования, в процессе которых открыты весьма интересные явления, имевшие важнейшее значение для работы реакторов и понимания действия излучения на вещество. При изучении физических свойств графита в условиях интенсивного нейтронного облучения были обнаружены значительные их изменения уменьшение теплопроводности и электропроводности,, изменение объема и механической прочности. Далее было установлено, что при отжиге облученного графита выделяется скрытая энергия, запасенная кристаллической решеткой. Эти исследования позволили выяснить природу радиационных нарушений в графите и решить ряд практических задач, возникших Т1ри проектировании и эксплуатации ядерных реакторов с графитовым замедлителем. [c.5]

Перечисленным вопросам посвящена обширная периодическая литература, а также несколько вышедших за рубежом монографий. Обобщению данных о действии облучения на реакторный графит в значительной мере способствовали различные международные конференции и симпозиумы. Однако опубликованные результаты получены при исследовании зарубеж- [c.6]

В. С. Островского, А. М. Сигарева и Г. А. Соккера Ядерный графит (1967 г.), являющейся первой монографией на русском языке, посвященной конструкционному графиту для атомной техники, приведены способы его производства, описана кристаллическая и пористая структура и электронные, термодинамические и механические свойства, а также взаимодействие графита с некоторыми элементами и соединениями, освещено поведение реакторного графита различных зарубежных марок при облучении сравнительно небольшими дозами. [c.7]

При облучении в бериллиевых блоках плотность потока тепловых нейтронов в заполненной водой полости, образуемой центральным отверстием, составляет в области максимума по высоте активной зоны (0,8- 2,5) 10 нейтр./(с1м2-с) при суммарной мощности четырех ближайших каналов от 1000 до 3000 кВт плотность потока нейтронов с >0,5 МэБ при тех же условиях (1,5- 4,5) 10 нейтр./(см2-с) тепловыделение в алюминии 0,4—1,6 Вт/г, в графите до 1,5 Вт/г. Спектр быстрых нейтронов, рассчитанный методом Монте-Карло, для указанных полостей в случае заполнения их бериллием приведен на рис. 2.1. [c.78]

Наибольшее внимание уделяется измерению флюенса нейтронов. Однако если учесть, что графит является одним из наиболее чувствительных материалов к изменению плотности tiOTO-ка и спектра нейтронов, то следует более детально рассмотреть принятые масштабы доз нейтронного облучения. Авторы ряда работ приводят коэффициенты пересчета повреждающей дозы для различных условий облучения, что позволяет сравнивать результаты экспериментов, проведенных в различных лабораториях разными исследователями. [c.95]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...