Мезоскопическая модель и роль каскадных корреляций плотности точечных дефектов в процессах релаксации облучаемых металлов

• Автор: Плясов, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 124 с. : ил.

В.1 Каскады атом-атомных столкновений

В. 1.1 Основные стадии релаксации каскадов атом-атомных столкновений

В.1.2 Аналитические модели описания релаксации каскадов. 5 В. 1.3 Численные модели описания релаксации каскадов

В.1.4 Температурные эффекты при релаксации первично-поврежденной области

В. 1.5 Мезоскопическая модель каскадов атом-атомных столкновений

В.2 Механизмы радиационной ползучести

В.2.1 Переползание дислокаций в облучаемых металлах

В.2.2 Радиационная ползучесть

В.З Эволюция распределения малых кластеров точечных дефектов в облучаемых металлах

Цели диссертационной работы

ГЛАВА I. ДИФФУЗИОННАЯ СТАДИЯ РЕЛАКСАЦИИ КАСКАДОВ АТОМ-АТОМНЫХ СТОЛКНОВЕНИЙ.

МЕЗОСКОПИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ
1.1 .Диффузионная стадия релаксации каскада. Постановка задачи
1.2.Отжиг точечных дефектов на диффузионной стадии
релаксации каскада. Роль механизма теплопроводности
1.3.Каскадная эффективность
1.4. Фононная теплопроводность
1.5.Характерное время передачи энергии в электронную подсистему
1.6.Каскадная эффективность. Учет времени электрон -фононного взаимодействия

1.7.Исследование устойчивости результатов расчетов
1.8.Предложения по экспериментальной проверке предложенной мезоскопической модели
Выводы главы 1
ГЛАВА II. МЕХАНИЗМЫ РАДИАЦИОННОЙ ПОЛЗУЧЕСТИ
2.1 .Движение дислокаций в среде с точечными дефектами
2.2.Случайные силы
2.3.Параметры корреляций плотности точечных дефектов
в облучаемом металле
2.4.Радиационная ползучесть в металлах
Выводы главы 2
ГЛАВА III. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ КЛАСТЕРОВ ВАКАНСИЙ ПО РАЗМЕРАМ В ОБЛУЧАЕМЫХ МЕТАЛЛАХ. РОЛЬ КАСКАДНЫХ КОРРЕЛЯЦИЙ ПЛОТНОСТИ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ
3.1.Корреляторы поля отклика параметра порядка на поле
случайной силы
3.2.Средние характеристики распределения дефектов. 99 3.3.Численное моделирование релаксации распределения
кластеров по размерам
Выводы главы 3
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ. ИЗ
ЛИТЕРАТУРА

В металлах облучение быстрыми нейтронами реакторного спектра приводит к образованию каскадов атом-атомных столкновений [1-4]. В результате релаксации каскадной области возникают точечные дефекты и их малые кластеры. Вследствие взаимодействия дефектов между собой и с дислокационной сеткой, всегда возникающей при механической обработке, дефектная структура облучаемого металла эволюционирует. При этом возникает ряд явлений влияющих на эксплуатационные характеристики конструкционных материалов ЯЭУ: радиационная ползучесть, радиационный рост, распухание и т.д. [3,4]. Из-за сложности протекающих процессов в настоящее время не существует единого теоретического подхода к описанию релаксации металла в условиях облучения. В литературе представлены лишь модели, описывающие отдельные явления, например, распухание [5] или радиационный рост [6,7]. Более того, для некоторых явлений различные модели дают противоречивые результаты. Особое внимание заслуживает тот факт, что по-прежнему не существует единого алгоритма расчета даже первичной радиационной повреждаемости.
В.1 Каскады атом-атомных столкновений.
В.1.1 Основные стадии релаксации каскадов атом-атомных столкновений.
При нейтронном облучении реакторного спектра возникает спектр первично выбитых атомов (ПВА), характерная энергия которых составляет
Епм<ЪгкэВ[Щ.
Основные стадии развития каскада установлены достаточно давно [4]. Первой стадией традиционно считается динамическая, в которой первично выбитый нейтроном из узла решетки атом (ПВА) в процессе групповых и парных соударений передает свою энергию окружению. Эта стадия

(для времен >1(Г10с) приводит к дополнительному уменьшению коэффициента каскадной эффективности ке^.
На рис. 1.8 представлена зависимость относительного числа выживших вакансий от времени в Ре при различных температурах среды и энергии ПВА Епвл = 20 кэВ (кривая 1 соответствует температуре среды Г0 = 100 К, кривая 2 - Г0 =400К, кривая 3 - Г0 = 600 К). Из графика
видно (кривые 2 и 3 на рис. 1.8), что существует несколько характерных временных интервалов изменения числа вакансий. Уменьшение числа
выживших вакансий для времен ? »10”ПС соответствует их рекомбинации с междоузельными атомами внутри области каскада (радиуса ~ гт), температура в которой выше температуры среды. Далее, до времен порядка
Ю~10 -г10“9С существенного изменения числа вакансий не происходит, т.к. температура в области повреждения снизилась до температуры среды, а
прошедшее время мало по сравнению с характерным временем диффузии
2
дефектов го(Г0)~ т/ у Поскольку энергия активации диффузии
междоузельных атомов меньше чем у вакансий (см. таблицу 2), то через
время порядка ~10-9с после возникновения ПВА начинается уход междоузельных атомов из области каскада. При этом происходит уменьшение полного числа точечных дефектов из-за продолжающейся рекомбинации уходящих из области междоузельных атомов с остающимися внутри вакансиями. Последний, почти горизонтальный участок на рис. 1.8 (кривые 2 и 3) соответствует тому, что основная часть междоузельных атомов ушла из каскадной области, вакансии и междоузельные атомы пространственно разделены, и их рекомбинация прекратилась.
Таким образом, число выживших вакансий и междоузельных атомов при релаксации каскада атом-атомных соударений на диффузионной стадии в значительной степени определяется механизмом теплопроводности. Расчет