Радиационное распухание металлов

• Автор: Аль-Самави Ахмед Хамуд
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 139 с. : ил.

Глава 1. РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ

КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЯДЕРНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

1.1. Проблема радиационного распухания

1.2. Основные типы радиационных пор, механизмы и закономерности их формирования

1.3. Влияние различных структурных факторов на радиационное

распухание

1.4. Теоретические подходы к описанию распухания

1.5. Механизм диффузионно-деформационной неустойчивости

1.6. Постановка задачи

Глава 2. ТЕМПЕРАТУРНЫЙ ИНТЕРВАЛ

РАДИАЦИОННОГО РАСПУХАНИЯ

2.1. Экспериментальные результаты
2.2. Влияние температуры облучения на радиационное распухание материалов
2.3. Функция, характеризующая температурный интервал радиационного распухания
2.4. Методы расчета упругой энергии
2.5. Сравнение с экспериментом
2.6. Влияние различных факторов на температурный интервал радиационного распухания
2.6.1. Влияние типа кристаллической решетки
2.6.2. Влияние сорта бомбардирующих частиц

2.6.3. Влияние скорости повреждения
2.6.4. Влияние энергии бомбардирующих ионов
2.7. Выводы к главе 2
Глава 3. ЗАРОЖДЕНИЕ И РОСТ РАДИАЦИОННОЙ ПОРЫ72
3.1. Квазитермодинамическая теория зарождения пор
3.2. Противоречия квазитермодинамической теории зарождения пор
3.3. Зарождение поры в рамках механизма диффузионно-деформационной неустойчивости
3.4. Расчеты образования радиационной поры
3.5. Концентрация радиационных пор
3.6. Концентрация радиационных пор в рамках механизма диффузионно-деформационной неустойчивости
3.7. Выводы к главе 3
Глава 4. ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ
РАДИАЦИОННОГО РАСПУХАНИЯ
4.1.Зависимость радиационного распухания материалов от дозы
4.2. Модель роста радиационной поры
4.3. Основные положения модели
4.4. Расчет роста объема одиночной поры
4.5. Обсуждение результатов
4.6. Выводы к главе 4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальной задачей радиационного материаловедения является выработка рекомендаций по борьбе с радиационным распуханием металлических конструкционных материалов. Физический механизм радиационного распухания - образование в объеме материала пор в результате “конденсации пара” избыточных вакансий. Облучение создает в металлической матрице пары Френкеля (вакансия + междоузельный атом). Междоузельные атомы, имеющие более высокую подвижность по сравнению с вакансиями, поглощаются стоками (дислокации, границы зерен и т.п.), либо образуют междоузельные дислокационные петли. В результате, при длительном облучении металлических образцов в их объеме устанавливается некоторая стационарная концентрация избыточных вакансий. При некоторых условиях система избыточных вакансий становится неустойчивой, т.е. вакансии, растворенные в металлической матрице, представляют собой распадающийся раствор. В процессе распада происходит образование новой фазы - фазы пустоты.
Наиболее перспективным с точки зрения объяснения всех основных закономерностей радиационного распухания представляется механизм диффузионно-деформационной неустойчивости. Суть этого механизма заключается в предположении, что избыточные вакансии в металлической матрице являются источником макроскопических упругих напряжений растяжения. Учет этих упругих напряжений в энергии Гиббса приводит к возникновению явления восходящей диффузии вакансий, что и приводит к появлению пор.
В настоящее время основным направлением создания новых более радиационностойких конструкционных материалов является модифицирование металлов примесями. С этой точки зрения представляет интерес рассмотрение эффекта радиационного распухания сплавов. Однако образова-

и объемные (тетраэдры дефектов упаковки, поры) вакансионные комплексы.
В отличие от межузельных петель вакансионные в условиях облучения являются нестабильными. В условиях низкотемпературного облучения вакансионные петли растворяются из-за преферанса дислокаций по отношению к межузельным атомам; при высокой температуре облучения их растворение ускоряется термической эмиссией вакансий из петель.
Экспериментальные данные по развитию пористости в облучаемых металлах в основном относятся к стадии интенсивного роста пор, поскольку изучение этапа зарождения пор и их неустойчивого состояния связано с методическими трудностями наблюдения скопления малых размеров. Наиболее информативным методом изучения ранних стадий развития радиационной пористости является облучение и одновременное исследование объектов в высоковольтном электронном микроскопе (ВВЭМ). Однако и в этом случае невозможно однозначно отделить стадии зарождения пор и их роста, так как к моменту фиксации скоплений (1.5-2нм) уже происходит некоторый рост пор.
Изучение нейтронного повреждения проводится по достижении определенной дозы. Характерные особенности зарождения пор устанавливаются из исследования пространственного распределения пор, их концентрации, распределения пор по размерам. Исследование образцов, облученных при различных температурах и дозах, позволяет проследить за эволюцией пористости с температурой и дозой. Выводы о механизмах зарождения и роста пор основаны на сопоставлении экспериментальных данных распределения пор и закономерностей развития радиационной пористости с ожидаемыми из теоретических моделей зарождения и роста пор.