Радиационное распухание

В книге обобщены теоретические и экспериментальные исследования по наиболее важным вопросам физики радиационных повреждений (первичные повреждения, радиационное упрочнение и охрупчивание, радиационное распухание и рост материалов). [c.2]

РАДИАЦИОННОЕ РАСПУХАНИЕ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ [c.113]

Радиационное распухание представляет собой ярко выраженное проявление конкуренции сил взаимодействия в дефектной структуре кристалла. Следовательно, исследования радиационного-распухания являются источником столь необходимой в физике твердого тела информации о взаимодействии точечных дефектов G дислокациями, порами, когерентными и некогерентными границами и о перераспределении точечных дефектов между однородно и неоднородно распределенными стоками различной эффективности. [c.113]

Глава 5. Радиационное распухание металлов и сплавов [c.114]

Источники информации о радиационном распухании 115 [c.115]

Информация о радиационном распухании материалов и закономерностях развития радиационной пористости поступает из следующих источников исследование опытных образцов материалов, облученных в быстром реакторе исследование оболочек экспериментальных стержневых твэлов исследование элементов конструкции активной зоны быстрых реакторов эксперименты по ионному и электронному облучению математическое моделирование и теоретическое исследование процессов взаимодействия падающей частицы G атомами вещества и отжига образующихся при этом точечных дефектов. [c.115]

В большинстве случаев проводится дилатометрия [3], иммерсионное взвешивание [4, 5] и электронно-микроскопическое исследование [3, 6] контрольных (исходных) и облученных образцов. На них базируются основные представления о закономерностях развития радиационного распухания. Ионная микроскопия [7] и ядерно-физические методы исследования (позитронная аннигиляция [8], малоугловое рассеяние нейтронов [10] и рентгеновских лучей [9]) дополняют их ионная микроскопия и позитронная аннигиляция позволяют проследить за образованием, зародышей пор, начиная с нескольких вакансий, а метод малоуглового рассеяния рентгеновских лучей — определить концентрации-пор и дислокационных петель при высоком уровне радиационного, повреждения. [c.115]

При выборе эквивалента радиационного повреждения исходили из процессов взаимодействия падающей частицы с атомами вещества, не включающих процесс отжига возникающих при этом точечных дефектов, — в экспериментах по ионному и электронному облучению, как правило, имитируется доза, выраженная в числе смещений на атом. Из экспериментальных данных следует, что на развитие радиационного распухания существенно влияют структура первичных повреждений, наличие напряжений в облучаемом образце (под напряжением находятся оболочки твэлов, являющиеся основным объектом исследования реакторного повреждения, и распухающие слои в имитационных экспериментах) и зависимость от интенсивности облучения (т. е. от числа смещений / а с) соотношения скорости создания точечных дефектов и скорости их исчезновения на стоках. [c.117]

Недостатки. 1. Температурный сдвиг, обусловленный необходимостью сохранения соотношения скоростей возникновения и исчезновения точечных дефектов. В результате не воспроизводятся условия зарождения пор и не имитируются сопутствующие радиационному распуханию диффузионные процессы. [c.119]

Короткий пробег частиц. В результате образцы не подходят для изучения влияния облучения металлическими ионами на механические свойства наблюдается пространственная неоднородность радиационного повреждения на облученную часть действуют сжимающие напряжения со стороны необлученного материала ограничены методы исследования радиационного распухания [c.119]

Поры. На современном этапе исследований радиационного распухания материалов в большинстве случаев экспериментальный [c.122]

Зарождению как дислокационных петель, так и пор в облучаемых материалах предшествует инкубационный период. При электронно-микроскопическом исследовании радиационного распухания поры фиксируются не в момент их зарождения, а по достижении некоторого размера. Доза, при которой появляются фиксируемые поры, называется порогом порообразования (Ф/о)- Ввиду зависимости минимального размера и концентрации пор, которые могут быть зафиксированы и идентифицированы, от [c.129]

Обработка экспериментальных данных свидетельствует о некоторой несостоятельности уравнения (5.21) и необходимости введения в уравнение экспериментальных параметров, таких, как эффективность возникающих под облучением стоков, для более точного описания температурного сдвига 187]. При этом учет температурного сдвига дает возможность воспроизвести не абсолютную, а нормализованную температурную зависимость распухания, поскольку, как правило, с изменением скорости создания дефектов энергии и сорта бомбардирующих частиц наблюдается изменение абсолютной величины радиационного распухания в максимуме (см. табл. 16) [49], что пока не нашло однозначного и удовлетворительного объяснения. Считают, что изменение величины радиационного распухания в максимуме, наблюдаемое на опыте, может быть обусловлено следующими причинами [c.137]

Исследования влияния скорости смещения атомов и каскад-ности повреждения на скорость радиационного распухания материалов пока не завершились разработкой методики переноса результатов имитационных экспериментов на условия реакторного облучения. Предполагается, что эта проблема может быть решена в рамках корреляционных экспериментов [102, 103]. [c.143]

Радиационное распухание не является характерной особенностью металлов с определенным типом кристаллической решетки. Поры, вызванные облучением, наблюдаются в ГЦК-(алюминий [67, 104], медь [67, 104], никель [67, 104], платина [105]), ОЦК-(ванадий [67, 106], молибден [3, 62, 67], вольфрам [67, 104 ], ниобий [67, 77, 104], тантал [104, 107], железо [63, 108 ) и ГПУ-(магний [67, 104], рений [63], цирконий [109]) металлах. [c.143]

Не установлено закономерной связи между склонностью металла к радиационному распуханию и его кристаллографическим строением. Различие развития радиационного распухания в ГЦК- и ОЦК-металлах проявляется в различии соотношения скорости зарождения пор и скорости их роста. Как правило, в ОЦК-металлах концентрация пор выше, а их размер меньше [104]. Исключение составляет железо, в котором наблюдаются немногочисленные поры большого размера [63, 104, 108]. Указанное различие может быть обусловлено, во-первых, тем, что все исследованные ОЦК-металлы, за исключением железа, — тугоплавкие металлы, для них характерно другое соотношение энергетических параметров точечных дефектов структуры во-вторых, различием в кристаллографии, дефектности, подвижности и стабильности зарождающихся дислокационных петель [39, 44]. [c.143]

Из чистых металлов наибольшей склонностью к радиационному распуханию обладает магний [67 ], в связи с чем полностью подавленное или замедленное распухание циркония и титана [67, 104] нельзя приписать их кристаллографическому строению. [c.143]

Размерная стабильность коррелирует с термодинамической устойчивостью однофазного состояния сплава в условиях облучения — из сплавов Fe — Сг — Ni наименьшей склонностью к распуханию при данной температуре облучения обладают сплавы, находящиеся в однофазной области изменение химического состава, вызывающее переход в двухфазную область, приводит к увеличению склонности сплава к радиационному распуханию. Максимальной склонностью к распуханию обладают сплавы, находящиеся в трех фазной области [56, 1101. [c.144]

Ведущая роль в повышении прочности дисперсноупрочняемых композиционных материалов принадлежит специально вводимым в процессе производства материала упрочняемым фазам (карбиды, бо-риды, нитриды, оксиды, интерметаллиды). Различают материалы е дисперсионной и агрегатной структурами. В дисперсной структуре упрочняющие фазы располагаются внутри зерен, в агрегатной — на границе зерен. Эти материалы применяются в качестве жаропрочных конструкционных, а также специальных высокотемпературных материалов с особыми электрофизическими свойствами, высоким сопротивлением радиационному распуханию, ионному распылению. [c.79]

Явление радиационного распухания — зарождение и рост пор в неделящихся материалах под воздействием облучения высокоэнергетичными частицами за счет избытка вакансий, возникающего из-за неадекватности взаимодействия вакансий и межузельных атомов с полем напряжения краевых дислокаций, — теоретически было предсказано Фореманом и др. [1] в 1959 г. В 1966 г. при исследовании оболочек твэлов из стали 316, набравших в реакторе DFR дозу, превышающую 10 н/см (Е > О.ШэВ), их предположение подтвердилось экспериментально [2]. С открытием явления радиационного распухания возникли чрезвычайно сложные проблемы, нашедшие свое отражение в корректировке программ дальнейшего развития быстрых реакторов и других ядер-ных установок. [c.113]

Практический интерес к явлению радиационного распухания обусловлен опасностью последствий радиационного распухания конструкционных материалов активной зоны быстрых реактороа и материалов первой стенки термоядерных реакторов во-первых,, может уменьшиться проходное сечение каналов с теплоносителем, что изменит тепловой режим работы реактора во-вторых, может произойти заклинивание пакетов с твэлами с вытекающими отсюда серьезными последствиями в-третьих, развитие пористости может-значительно ухудшить механические и физические свойства конструкционных материалов и ускорить процесс разгерметизации оболочек твэлов. [c.113]

В данной главе рассмотрены основные закономерности развития радиационного распухания (температурная, дозная, дозно-скорост-ная зависимости радиационного распухания). Особое внимание уделено рассмотрению возможности получения экспресс-информации о проведении материала в условиях реакторного облучения изданных имитационных экспериментов (облучение на ускорителях и в высоковольтных электронных микроскопах) причин, препятствующих ускоренному воспроизводству процессов, происходящих при реакторном облучении, в имитационных экспериментах, а также методов управления скоростью процессов, происходящих в материале под воздействием облучения и последующего отжига, путем рационального легирования, термомеханической обработки и программированного изменения условий в течение облучения (выбор [c.114]

Высокие скорости смещения атомов (рис. 50) (10 2 —10 с/а с) при ионном облучении позволяют набрать больщую дозу за относительно короткое время. Этот метод нашел. широкое применение при разработке конструкционных материалов для предварительной оценки их склонности к радиационному распуханию и выбора перспективных материалов, которые в дальнейшем проходят проверку в рабочих условиях реактора. [c.116]

Эксперименты по ионному облучению позволяют осуществлять более строгий контроль за величиной дозы облучения, температурой образца и другими параметрами по сравнению с экспериментами на реакторах проводить эксперименты при циклических условиях облучения предварительно, импульсно и непрерывно вводить гелий (или атомы других газов) в любом соотношении с числом смещенных атомов набирать дозы, не достигаемые в действующих ядерных установках проводить исследования по влиянию на радиационное распухание материалов скорости смещения атомов, изменяя ее в широких пределах, в связи с чем ионное облучение широко используется при исследовании закономерностей развития радиационного распухания материалов (построение дозной, дозно-скоростной, температурной зависимостей распухания), а также при изучении механизмов зарождения и роста пор, механизмов подавления или ускорения радиационного распухания металлов и сплавов примесными атомами. [c.116]

Вследствие малого объема поврежденного слоя, что обусловлено малой глубиной проникновения ионов, действенными методами экспериментального определения величины радиационного распухания ионно-облученных образцов являются только два электронно-микроскопическое исследование (проводимое на глубине, соответствующей максимуму повреждения) (рис. 51) и определение высоты ступеньки на границе облученной и защищенной областей [15]. Для изучения распределения радиационного повреждения по глубине проникновения ионов проводят стереоэлектронно-микроско-лическое[16], послойное электронно-микроскопическое исследования [c.116]

К сожалению, непосредственно наблюдать зарождение пор в условиях нейтронного облучения материалов невозможно. В имитационных экспериментах, например при облучении в высоковольтном электронном микроскопе, можно следить за развитием пор с момента их проявления. Однако и в этом случае нельзя достоверно отделить зарождение пор от роста, поскольку к моменту фиксации (15—20 А) уже происходил некоторый рост пор. Работ по фиксации и идентификации пор меньшего размера при электронно-микроскопическом исследовании объектов очень мало [501. Изменение структуры повреждения (каскады, пары Френкеля) приводит к тому, что зарождение пор в условиях электронного облучения начинается и прекращается при более низкой дозе, чем в условиях нейтронного облучения. В имитационных экспериментах не имитируются также продукты ядерных превращений и сопутствующие радиационному распуханию при нейтронном облучении длительные диффузионные процессы. Следовательно, наши знания о процессах зарождения и роста пор должны быть основаны на соБОкупности результатов имитационных и реакторных экспериментов. [c.123]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...