Дефекты решетки в результате облучения

Природа дефектов, образующихся в результате облучения электронами и у-квантами, исследована значительно полнее, чем природа нарушений, вызываемых быстрыми нейтронами. Сложность явлений при облучении быстрыми нейтронами, как указывалось выше, обусловлена большой энергией, получаемой первыми атомами, выбиваемыми из кристаллической решетки. Выбитые атомы в результате соударений образуют целый каскад нарушений, занимающих опре- [c.74]

Радиационная устойчивость. Оксид бериллия в большей степени, чем какой-либо керамический материал, обладает способностью рассеивать нейтроны. Именно эта способность и определила применение оксида бериллия в атомных реакторах в качестве замедлителей нейтронов. Под воздействием радиоактивного излучения вследствие смещения ионов и возникновения дефектов в кристаллической решетке происходит изменение некоторых физических и теплофизических свойств ВеО. В результате облучения меняется гексагональная решетка, причем отношение осей с/а увеличивается с 1,622 до облучения до 1,627 после облучения, при этом наблюдается удлинение образца на 0,1—0,2%. Наиболее заметно снижаются у облученного ВеО теплопроводность (на 30—50%) и прочность (до 80% первоначальной). После термической обработки первоначальные свойства спеченного ВеО почти полностью восстанавливаются. [c.136]

С повышением температуры изменение механических свойств в результате облучения сказывается в меньшей степени. По-видимому, с повышением температуры увеличивается подвижность дефектов кристаллической решетки, возникающих при облучении. [c.209]

Нейтроны, помимо образования дефектов кристаллической решетки в результате смещения атомов, могут захватываться атомными ядрами с последующим превращением этих ядер в новые (примесные) элементы. Непрерывное образование новых, химически нежелательных атомов в сложных сплавах при облучении может оказать значительное влияние как на механические свойства, так и на металлургическую стабильность сплавов. Однако для большинства конструкционных материалов количество примеси, внесенной таким образом, меньше уже присутствующей. [c.165]

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]

Облучение флюенсом >10 ° нейтр./см вызывает увеличение параметра с, размеры ОКР уменьшаются. Затем процесс стаби- лизируется. Относительное изменение параметров кристаллической решетки графита с и а в зависимости от флюенса нейтронов при различной температуре показано на рис. 3.3. Как видно из графика, зависимости относительного изменения параметров решетки от флюенса имеют монотонный характер. Однако есть работы (например, [189]), в которых изменение Ас/с в процессе облучения происходило ступенчато. Можно предположить, что уменьшение скорости изменения Ас/с в определенные периоды облучения (ступеньки) вызвано объединением небольших скоплений атомов в более крупные комплексы при достижении некоторой критической концентрации дефектов. Облучение в реакторах, обладающих различными спектрами излучения, также может вызвать несогласованность результатов изменения [c.103]

Одним из важнейших критериев пригодности материала для применения его в элементах конструкции является способность сохранять в рабочих условиях необходимый уровень механических свойств. Поэтому явлениям этого класса в табл. 2 уделено первое место. Механические свойства сильно подвержены воздействию облучения, так как механизмы движения дислокаций весьма чувствительны к дефектам кристаллической решетки, В облученном кристалле движущимся дислокациям необходимо преодолевать, кроме обычного рельефа Пайерлса и сил взаимодействия с исходными дислокациями и другими несовершенствами структуры, еще целый спектр барьеров радиационного происхождения изолированные точечные дефекты и их скопления, кластеры и дислокационные петли вакансионного и межузельного типов, пары, выделения, возникающие в результате ядерных превращений. Облучение, как правило, вызывает повышение пределов текучести и прочности, ускоряет ползучесть материалов, снижает ресурс пластичности, повышает критическую температуру перехода хрупко-вязкого разрушения. [c.11]

С Г. ц. к.-решеткой (эти результаты согласуются с данными работы [187]). В этой модели предполагается, что внедренные атомы и вакансии, образовавшиеся при облучении, затем, мигрируя в кристаллической решетке, взаимно аннигилируют или взаимодействуют с примесными атомами, образуя так называемые комплексы. В работе [187] эта модель дополнена взаимодействием точечных дефектов, генерированных облучением, с дислокациями, обусловливающими их восхождение. [c.73]

Взаимодействие медленных нейтронов с веществом характеризуется, как правило, захватом нейтрона ядром атома. Этот захват сопровождается переходом атома в возбужденное состояние с последующим испусканием нейтрона меньшей энергии, либо у-кван-та, либо другой ядерной частицы. Наиболее вероятно поглощение нейтрона с испусканием у-кванта (радиационный захват). Испускание у-кванта сопровождается отдачей атома в противоположную сторону, в результате чего также могут возникнуть дефекты решетки. Хотя количество этих дефектов значительно меньше, чем в случае воздействия быстрого нейтрона, но, если облученное вещество имеет большое сечение захвата, оно может быть все же значительным. [c.74]

Появление в облученных материалах одиночных дефектов решетки, состоящих из вакансий и смещенных атомов, является первичной основой радиационного повреждения. Если эти единичные дефекты находятся вблизи один от другого, они легко рекомбинируют с полным уничтожением радиационного эффекта. Иногда смещенные атомы удаляются на значительные расстояния от вакансий, и связь между ними теряется. При нагревании вещества подвижность вакансий и смещенных атомов возрастает и они перемещаются по решетке. Блуждающий дефект может соединиться с полярным ему дефектом с последующей полной рекомбинацией. Таким образом, в результате нагревания в облученных материалах происходит отжиг радиационных дефектов. [c.75]

Приведенные выше характеристики деформации кристаллической решетки свидетельствуют о низкой концентрации точечных дефектов. Незначительные изменения наблюдались при низких температурах и в монокристал-лической двуокиси урана [290]. Увеличение периода решетки достигает насыщения при 0,04 А (доза облучения 1,9-10 делений/см ). Повышение дозы облучения в 50 раз не приводит к дальнейшему изменению периода решетки [290]. Первоначальные размеры решетки восстанавливаются в результате 18-часового отжига при 200° С. [c.81]

Такой результат следовало ожидать, если учесть, что образование точечных дефектов, индуцированных облучением, и вызываемые ими искажения решетки ведут к незначительным сдвигам атомов, соответствующим превращению со смещением. Также наблюдались превращения типа перехода порядок — беспорядок. В табл. 9.4 приведены некоторые полиморфные превращения, вызванные нейтронным облучением. [c.179]

В отличие от закалки металлов с высоких температур при облучении образуется одинаковое количество вакансий и межузельных атомов. Если бы процесс нарушений при облучении сводился только к образованию пар Френкеля и их рекомбинации, то можно было бы относительно просто представить условия равновесной рекомбинации антинарушений и установить период самовосстановления структуры и свойств материала. В какой-то мере такая картина изменения дефектной структуры, по-видимому, может реализоваться после облучения до малых доз совершенных кристаллов ( усов ). В действительности даже при наличии только изолированных точечных дефектов в решетке реальных кристаллов наряду с рекомбинацией протекают более сложные процессы взаимодействия точечных дефектов друг с другом с образованием двойных, тройных и т. д. комплексов, кластеров. Каждый из первичных дефектов может взаимодействовать с примесными атомами, дислокациями, границами раздела. В результате этого возникают комплексы вакансия — атом примеси, внедренный атом — атом примеси, пороги и суперпороги на дислокациях, изменяется перераспределение элементов в растворе, состояние границ раздела, конфигурация дислокаций. [c.60]

ЛОМ С ТОЧКИ Зрения влияния фокусирующих столкновений на степень радиационного повреждения материалов следует отметить, что их роль является двоякой. Во-первых, на фокусировку столкновений расходуется часть энергии каскада и, следовательно, эта энергия не используется для образования смещений, в связи с чем число пар Френкеля будет меньше по сравнению с оценками для модели аморфной среды. Во-вторых, поскольку в результате образования динамического кроудиона вакансии и смещенный атом, составляющие пару Френкеля, оказываются на значительном удалении друг от друга, вероятность последующего уменьшения числа дефектов за счет взаимной аннигиляции должна быть меньше. Таким образом, предполагается, что фокусировка увеличивает степень радиационного повреждения в условиях, облегчающих взаимную рекомбинацию дефектов (высокие температуры облучения, отсутствие стоков), и, напротив, способствует снижению уровня повреждения, если точечные дефекты заморожены в решетке (низкая температура, наличие примесных атомов, большая плотность стоков и т. д.). [c.201]

Из общих представлений о причинах, вызывающих появление теплового эффекта в каскаде столкновений, следует, что в случае облучения урана осколками деления большая масса атомов урана наряду с высокой энергией частиц, инициирующих пики смещения, будет способствовать значительному локальному разогреву решетки в течение очень коротких промежутков времени. По расчетам Нельсона [33], атом отдачи с энергией 60 кэВ вызывает повышение температуры на 1450 К, которая сохраняется примерно 10 с. Результаты расчета Нельсона основаны на сравнении экспериментальных данных по распылению в зависимости от температуры урановой мишени без облучения и в условиях облучения ионами Кг с энергией 80 кэВ. Летертром предложен другой способ оценки максимальной температуры в пиках смещения, основанный на отжиге дефектов закалки в уране при облучении осколками деления. Исследование процесса отжига методом измерения электросопротивления позволяет оценить объем материала, в котором пик смещения отжигает пары Френкеля, и получить, таким образом, представление о температуре в пике смещения. Расчет по этому методу дает температуру порядка 2200 К, что, однако, рассматривается как верхний предел среднее повышение температуры в пиках ожидается несколько меньше. Следовательно, расчеты Летертра подтверждают оценку Нельсона. [c.202]

Различный подход к вопросу о причинах, контролирующих процесс укрупнения дислокационных петель в сс-уране при облучении осколками деления, обусловливает принципиальную разницу в микроскопических моделях радиационного роста а-урана, предложенных соответственно Бакли и Летертром. Если модель роста Бакли допускает возможность установления стационарного состояния, характеризующегося постоянством коэффициента радиационного роста, в момент достижения максимальной плотности дислокационных петель, то из модели Летертра следует, что стационарное состояние радиационного роста, по-видимому, никогда не достигается. С увеличением дозы облучения коэффициент радиационного роста а-урана должен стремиться к некоторой асимптотической величине, не зависящей от температуры облучения, которая ниже температурной границы начала заметной самодиффузии (300— 400° С). Последнее обстоятельство прямо связано с предложением о зарождении дислокационных петель в пиках смещения и последующим изменением их размеров при взаимодействии с новыми пиками. Влияние температуры облучения может быть существен ным лишь для начальной стадии радиационного роста за счет ухудшения при увеличении тепловых колебаний решетки условий фокусировки столкновений и каналирования. В результате уменьшения степени пространственного разделения точечных дефектов различного знака, а также увеличения их подвижности возрастает вероятность взаимной аннигиляции дефектов в зоне пика смещения, что может привести к уменьшению начального коэффициента радиационного роста, обусловленного зарождением дислокационных петель [c.207]

Дефекты типа вакансий и внедренных атомов называются точечными. Точечные дефекты типа вакансий образуются в металлах в результате резкого охлаждения (закалки). Вакансии могут образовываться также в процессе пластической деформации, т. е. в процессе движения дислокаций. Кроме того, вакансии и атомы внедрения могут образовываться и в результате нейтронного облучения кристаллов. При этом упругое столкновение движущейся частицы с атомом облучаемого вещества смещает последний из равновесного положения в решетке, что и приводит к образованию межузельного атома и вакансии (френкелевской пары) [76. [c.26]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...