Радиационный дефект

Строгой теории, учитывающей динамику накопления и отжига радиационных дефектов, в настоящее время пока не существует. По-видимому, существенную роль в картине радиационного повреждения металлов играют (п, р)- и п, а)-реакции, однако еще неясна роль этих реакций по отношению к элементарным и комплексным дефектам, вызванным смещениями атомов. Тем-не менее в ряде случаев в сталях даже из-за небольших примесей элементов, на ядрах которых происходят эти реакции, может заметно повыситься вклад тепловых нейтронов в радиационное охрупчивание стали. [c.72]

Точечные дефекты, возникающие при облучении кристаллов быстрыми частицами (нейтронами, протонами, электронами), а также осколками деления ядер и ускоренными ионами, получили название радиационных дефектов. В отличие от тепловых радиационные точечные дефекты термодинамически неравновесны, так что после прекращения облучения состояние кристалла не является стационарным. [c.94]

Для возникновения радиационных дефектов наибольшее значение имеют упругие столкновения быстрых частиц с атомами кристалла. Если энергия, переданная в результате упругого столкновения от движущейся частицы атому мишени, превышает некоторое значение, то атом мишени, выбитый из узла решетки, оставляя вакансию, движется через кристалл. Наименьшее значение энергии Ed, которую необходимо передать одному из атомов кристалла, чтобы он оказался в ближайшей междоузельной позиции, называют пороговой энергией. Если энергия, переданная атому быстрой частицей, меньше Ed, то смещения атома не происходит, а возникают лишь упругие волны, энергия которых переходит в энергию теплового движения атомов. [c.95]

При некоторых критических концентрациях радиационных дефектов кристаллическое состояние становится неустойчивым и происходит переход в аморфное состояние. Такой переход наиболее легко осуществляется в твердых телах с ковалентным типом связи. [c.96]

Сотрудники фирмы Дженерал Электрик [87, 88] провели многочисленные исследования механических свойств облученной ВеО. Изменения модуля разрыва в зависимости от чистоты, величины зерен, плотности и дозы облучения приведены в табл. 4.4. Они считают, что различия в прочности следует объяснить разницей в ориентации структуры в образцах, а не изменением состава. Более текстурированные образцы обладают меньшим объемным расширением и соответственно меньшим числом разрывов границ зерен, чем беспорядочно ориентированные образцы, и, таким образом, сильнее сопротивляются потере прочности, вызываемой облучением. Изменение внутреннего трения ВеО, облученной при 100° С, дается в табл. 4.5. Внутреннее трение, по-видимому, является очень чувствительным по отношению к радиационным дефектам в ВеО. [c.164]

При изучении радиационных последствий обычно различают так называемые необратимые (остаточные) и обратимые (переходные) эффекты. К остаточным нарушениям относят перегруппировку атомов в решетке (образование вакансий, междоузлий, дислокаций), а также внедрение инородных атомов, например, в результате ядерных реакций. Обратимые нарушения являются следствием перехода электронов или дырок в неравновесное состояние, что обычно приводит к ионизации. Благодаря относительно большой подвижности электронов и дырок равновесное состояние быстро восстанавливается после прекращения облучения. Б дальнейшем, если специально не оговаривается другое, под радиационными дефектами мы будем понимать необратимые нарушения. [c.278]

В посвященной вопросам радиационного материаловедения монографии С. Т. Конобеевского Действие облучения на материалы (1965 г.) рассматриваются атомные столкновения при воздействии различных видов облучения, возникающие при этом дефекты строения кристаллических тел и их связь со свойствами реакторных материалов. Однако графиту уделено в ней всего несколько страниц. В изданной позднее на русском языке книге Б. Келли Радиационное повреждение твердых тел (1970 г.) подробно изложена теория каскада смещений и рассмотрены результаты прямого наблюдения дефектов облучения. Однако вопросы, касающиеся влияния облучения на материалы, рассматриваются лишь в отношении связи радиационных дефектов с изменением различных свойств этих материалов. [c.7]

Полученное противоречие обусловлено тем, что величина t в уравнении (1.17) отождествлена с определяемыми рентгеновскими дифракционными методами размерами областей когерентного рассеяния Lav В результате облучения размеры ОКР становятся меньше, но уменьшение коэффициента теплопроводности при этом более значительно, чем это следует из уравнения Дебая. Следовательно, изменение теплопроводности обусловлено не только изменением размеров ОКР, но и рассеянием фононов на радиационных дефектах. [c.111]

Закономерности поведения графита можно качественно-объяснить на основании модели радиационных дефектов. Известно, что в структуре графита при нейтронном облучении создаются два вида дефектов — смещенные атомы и вакансии. Смещенные атомы обладают высокой подвижностью, и большая часть из них занимает вакантные места в решетке, а оставшиеся— образуют молекулярные комплексы. Размеры и число комплексов обусловлены прежде всего температурой облучения. Так, электронномикроскопические исследования показали, что при температуре облучения 150°С образуются равномерно распределенные скопления размером в 40 А. При температуре ниже 500° С, когда вакансии малоподвижны, число смещенных атомов в небольших скоплениях равно примерно числу вакансий. [c.191]

Механизм образования радиационных дефектов и изменение физических свойств материалов под действием реакторного облучения как в ТЯР, так и в реакторах деления состоит в том, что рожденные в реакторе частицы (нейтроны, электроны, 7-кванты, а-частицы и т. д.) создают в облучаемом материале при упругих столкновениях с его атомами ПВА, которые, в свою очередь, создают каскад смещенных атомов и вакансий. В материале возникает ль-шое число точечных дефектов с неоднородной пространственной плотностью. Далее эти дефекты под действием температуры, механических напряжений и облучения испытывают сравнительно медленную эволюцию, образуя комплексы точечных дефектов, выделяясь на внедрениях и неоднородностях, создавая дислокационные петли и поры. Эта эволюция и ее результат — изменение физических свойств материала — рассмотрены в следующих главах. [c.46]

Кинетический подход, описанный в предыдущем пункте, позволяет рассмотреть разнообразные функции и построить кинетические уравнения, которые они должны удовлетворять. Эти функции весьма полезны для детального исследования динамики каскадов и связанных с ними явлений, таких, как, например, распыление. Полное описание всех используемых в кинетическом подходе функций увело бы нас далеко за рамки проблем, затронутых в данной книге. Поэтому мы ограничимся рассмотрением только одной функции, которая играет важную роль в решении задачи определения пространственного распределения радиационных дефектов Б первичном повреждении. Этой функцией является обобщенная каскадная функция v ( ), определяемая соотношением [c.50]

У некоторых материалов после облучения на кривых растяжения сразу по достижении верхнего предела текучести наблюдается падение напряжения и пластическое течение с отрицательным коэффициентом упрочнения. При этом деформация начинается в местах локальной концентрации напряжений с образованием шейки. Снижение или перемену знака коэффициента деформационного упрочнения у облученных материалов в последнее время объясняют эффектом каналирования дислокаций [7], т. е. тем, что лидирующие дислокации уничтожают препятствия в действующей плоскости скольжения и таким образом облегчают движение следующих дислокаций в этих плоскостях (рис. И). Образование дислокационных каналов и уничтожение радиационных дефектов дислокациями при скольжении наблюдалось непосредственно в колонне высоковольтного электронного микроскопа в облученных электронами до 3,8-101 — 4,6-10 1 см фольгах высокочистого никеля [81. [c.58]

РАДИАЦИОННЫЕ ДЕФЕКТЫ, ОБУСЛОВЛИВАЮЩИЕ ИЗМЕНЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ ДИСЛОКАЦИЙ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРИСТАЛЛОВ [c.60]

В зависимости от условий облучения (температуры, дозы, вида излучения, энергетического спектра излучения) в материалах возникают различные типы дефектов, изменяется их плотность и распределение по размерам. Особую роль в радиационном упрочнении кристаллов играют механизмы взаимодействия радиационных дефектов с имеющимися в объеме дислокациями. Под воздействием поля упругих напряжений, существуюш,их вокруг дислокаций, точечные дефекты диффундируют к ним и образуют атмосферы , ступеньки, вакансионные и газонаполненные поры и другие вторичные дефекты. Все они могут быть центрами закрепления дислокаций или стопорами для движуш,ихся дислокаций. [c.61]

Природа явления насыщения радиационного упрочнения еще не выяснена. Возможными причинами дозового насыщения предела текучести могут быть следующие перекрытие полей напряжений, создаваемых радиационными дефектами, по достижении определенной плотности дефектов создание вокруг объемных дефектов свободных от точечных дефектов зон, размер которых входит в уравнение (3.7) каналирование дислокаций и сметание ими препятствий на пути следования образование при больших дозах облучения упорядоченной пространственной решетки дефектов. [c.73]

Для железа, молибдена, стали облучение также заметно увеличивает сг и незначительно влияет на величину К при сравнительно малых размерах зерен. Как и для ГЦК-металлов, у облученных образцов поликристаллического железа почти полностью подавляется температурная зависимость параметра К. Поликристаллические металлы с большим размером зерен склонны к радиационному упрочнению за счет увеличения параметра К- При этом К уменьшается и стремится к нулю с ростом размеров зерен облученных образцов. Экспериментально независимость предела текучести от размера зерен крупнозернистых образцов наблюдалась различными авторами (см,, например, [38]) после облучения до доз, превышающих W — 10 н/см . Это дает основание считать, что она достигается, когда внутренние напряжения от радиационных дефектов, противодействующие движению дислокаций, становятся сравнимыми или превосходят дальнодействующие поля от границ зерен. В этом случае, как и для монокристаллов, только факторы, влияющие на параметр [c.75]

Протоны G энергией 9 МэВ. При облучении образуются комплексы радиационных дефектов. Это позволяет выяснить влияние распада комплексов дефектов и увлечения примесей на границы зерен на ВТРО. [c.96]

Плотникова Н. П. Залечивание радиационных дефектов в облученных нейтронами металлах с различным типом кристаллической решетки.— Металлофизика, 1976, вып. 63, с. 13—22. [c.217]

Точечные дефекты могут появиться в твердых телах вследствие нагревания тепловые дефекты), облучения быстрыми часитами радиационные дефекты), отклонения состава химических соединений от стехиометрии стехиометрические дефекты), пластической деформации. [c.86]

Рассмотрим механизм возникновения радиационных дефектов при облучении кристаллов нейтральными и заряженными быстрыми частицами. Прохождение частиц через кристалл сопровождается сложными процессами, среди которых основными являютса следующие [c.95]

Таким образом, данные свидетельствуют о том, что AI2O3 является керамикой, очень стойкой к облучению, особенно при температурах выше 700° С, так как в этой области происходит отжиг большинства радиационных дефектов. [c.152]

Газы, образуюш иеся при облучении, видимо, способствуют нестабильности ВеО, но радиационные дефекты, от которых зависит анизотропное расширение, все же играют при этом основную роль. Оценку количества газа усложняет то, что он может образовываться в результате неядерных превращений. Водород, окись углерода, двуокись углерода, метан улетучивались из облученной ВеО при нагреве до 1000° С [92]. Горячепрессован-ная ВеО, содержащая воду, была облучена потоком тепловых нейтронов 6-10 нейт,рон/сж и нагрета до 2000° С, при этом высвободилось 0,2 см СО и СО2 на 1 см ВеО [41 ]. В образцах, из которых перед облучением удаляли водяной пар, образовывалось только 0,05 см газа на 1 см ВеО. Таким образом, некоторые исследователи сделали вывод, что при облучении происходит реакция между водяным паром и углеродом [41, 92]. Другим усложняющим фактором является то, что пузырьки, наблюдавшиеся в ВеО, образуются также при продолжительной термической обработке на воздухе [24]. Образование пузырьков происходит за счет окисления примесей в ВеО. [c.167]

На основании ограниченного количества данных можно считать, что Ti02 меняет свои свойства, подобно другим обсуждавшимся керамическим материалам. Данные по Т1О2 приведены в табл. 4.8, из которой следует, что радиационные изменения размеров незначительны, а уменьшение теплопроводности довольно велико. Предположение, что ТЮ2 обладав высокой пороговой энергией для радиационных дефектов, позволяет сделать вывод о его высокой радиационной стабильности. Однако, если дефекты все же образуются, тетрагональная кристаллическая структура TiOi может оказаться неустойчивой к облучению (наиболее устойчивой к облучению структурой обычно считается кубическая). [c.181]

Исследование никелевой фольги провел Вилсдорф [85] после облучения интегральным потоком 1-10 нейтрон/см . Радиационные дефекты изучали при помош и электронного микроскопа с использованием трансмиссионной методики. Изучение облученной фольги при высоких увеличениях (X 20 ООО -f- 65 ООО) показало, что предел текучести повышается не вследствие образования вакансий или их сконления, а вследствие закрепления дислокаций на петлях и узлах (ступеньках), которые образуются на вакансиях. Он наблюдал, что, как только начинается скольжение вдоль некоторых плоскостей, большинство вакансий удаляется из промежутка между этими плоскостями и деформация может произойти значительно легче. [c.261]

Для устранения последствий радиационного повреждения графита было предложено и осуществлено несколько вариантов периодического отжига графитовых кладок. В реакторе F3EP0, например, нагревание кладки производили посредством подачи горячего воздуха при остановленном реакторе [226, № 303]. Разогрев газа можно производить, изменяя его циркуляцию таким образом, чтобы после выхода из активной зоны часть газа, минуя теплообменник, прокачивалась через каналы в графите, нагревая его до температуры отжига [91]. Другой вариант повышения температуры кладки заключается в уменьшении теплосъема в графите в результате понижения скорости циркуляции газа на малой мощности реактора [226, № 1805]. Отжиг при температуре выше рабочей может продолжаться в течение нескольких суток. Однако, как показала авария в Уиндскейле [168], вследствие которой реактор № 1 был выведен из строя, и большое количество радиоактивных продуктов было выброшено на окружающую территорию, отжиг радиационных дефектов непосредственно в реакторе — операция весьма опасная. Накопленная энергия Вигнера не будет опасна при высокотемпературном облучении графита (>300 С). Поэтому в реакторах с повышенной температурой графита не существует опасности значительного накопления запасенной энергии. [c.243]

Использование пучков заряженных частиц, имеющих сечения взаимодействия с атомами рещетки на много порядков больще, чем нейтроны, открывает путь для накапливания ускоренным образом радиационных дефектов. Чаще всего в литературе под понятием имитация и подразумевают ускоренный набор дозы смещений. [c.15]

Метод Брайса. Пусть нам известна обобщенная каскадная функция V (Е). Тогда часть ядерных (упругих) потерь энергии, которая Sj), Мяв/мчм затрачивается на создание радиационных дефектов, определяется выражением [c.52]

Изменение механических свойств облученных и облучаемых материалов зависит в основном от характера взаимодействия дислокационной структуры со сложными комплексами радиационных дефектов. Процессы образования и коалесценции радиационных дефектов существенно зависят от условий облучения и структурного состояния металлов. Поэтому для установления общих закономерностей изменения механических свойств и прогнозирования поведения материалов и конструкций при облучении необходимо прежде всего изучить процессы возникновения и эволюции дефектной структуры облучаемых кристаллических тел. Это чрезвычайно трудная задача, поскольку еще нет единой микроскопической теории механических свойств кристаллических тел в обычных условиях деформации. Предложенные механизмы движения дислокаций в поле дефектов кристаллической решетки являются очень сложными, неуни-версальными и еще не полностью понятными. [c.54]

Характерной особенностью дефектной структуры облученных кристаллов являются хаотичность в расположении точечных и объемных барьеров и неоднородность создаваемых ими полей напряжений. Но нельзя считать распределение дефектов в кристаллах изотропным. На начальной стадии облучения кристаллов наблюдается сильная анизотропия в распределении радиационных дефектов и анизотропия влияния радиации на механические свойства в )азличных кристаллографических направлениях. О. А. Троицкий 151 на монокристаллах цинка обнаружил в плоскостях базиса более высокую скорость накопления радиационных дефектов и большее влияние радиации на сопротивление движению дислокаций в базисных плоскостях по сравнению с другими кристаллографическими плоскостями. В. К. Крицкая с сотрудниками [16] по изменению интегральных интенсивностей рентгеновских рефлексов обнаружила ориентационную зависимость в распределении радиационных дефектов в облученных электронами монокристаллах молибдена и как следствие — анизотропию величины эффекта повышения сопротивления деформированию в различных кристаллографических направлениях монокристаллов молибдена. [c.63]

В третьей температурной области (800 С < Гисл < Q наблюдается наиболее интенсивное увеличение относительного удлинения и снижение предела текучести, а диаграмма растяжения постепенно приобретает вид, характерный для необлученных образцов, В этом температурном интервале происходит существенное уменьшение плотности радиационных дефектов, и вполне естественно связывать изменение механических свойств с отжигом структурных повреждений. [c.90]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...