Стохастические флуктуации и их влияние на кинетику радиационных дефектов в облучаемых металлах

• Автор: Семенов, Алексей Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ФЛУКТУАЦИИ
§1. Статистические характеристики флуктуаций числа точечных
дефектов вблизи поверхности сферического стока
§2. Флуктуации потоков точечных дефектов на различные стоки при непрерывном облучении
2.1. Стационарная пространственно однородная генерация
2.2. Генерация в каскадах столкновений
2.3. Эффективные радиусы захвата точечных дефектов для различных стоков
§3. Флуктуации концентраций точечных дефектов, вызываемые
каскадами столкновений
Глава 2. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ И ФЛУКТУАЦИИ'
§1. Скорость гомогенного распада слабо пересыщенных
растворов
§2. Стохастическая коалесценция вакансионных пор
Глава 3. ВЛИЯНИЕ ФЛУКТУАЦИЙ НА ЭВОЛЮЦИЮ ПЕРВИЧНЫХ КЛАСТЕРОВ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ, ГЕНЕРИРУЕМЫХ В КАСКАДАХ СТОЛКНОВЕНИЙ
§1. Вариация числа поглощенных кластером дефектов
§2. Описание эволюции первичных кластеров при
каскадном облучении
2.1. Аннигиляция кластеров в каскадах столкновений
2.2. Закон сохранения и граничные условия
§3. Аккумуляция точечных дефектов в кластерах на переходном
этапе облучения
3.1. Общие результаты и их обсуждение
3.2. Флуктуационные эффекты
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Стандартная теория эволюции микроструктуры повреждений в облучаемых металлах (см. обзоры [1 - 4]) исходит из предположения, что вакансии и междоузельные атомы генерируются непрерывно и однородно в виде френкелевских пар. При этом подразумевается, что все точечные дефекты, созданные облучением, являются свободными и могут мигрировать к различным протяженным стокам, находящимся в металле. В рамках данной теории преимущественное по сравнению с вакансиями поглощение свободных междоузельных атомов на дислокациях создает движущую силу эволюции микроструктуры радиационных повреждений.
Подобная картина генерации точечных дефектов, однако, неадекватна в случае облучения быстрыми нейтронами или тяжелыми ионами, при котором точечные дефекты образуются в каскадах столкновений. Сравнительно недавно проведенные теоретические исследования [5-8] показали, что высокие локальные концентрации вакансий и междоузельных атомов, а также высокая температура в каскадном объеме, приводят к двум очень существенным эффектам. Во-первых, подавляющее большинство междоузлий и вакансий, созданных во время столкновительной фазы каскада, в дальнейшем рекомбинируют друг с другом, так что число точечных дефектов, выживающих после завершения внутрикаскадной рекомбинации, составляет только малую долю (ооло 10%) от числа смещений, первоначально созданных в каскаде. Во-вторых, значительная доля вакансий и междоузлий, избежавших спонтанной рекомбинации, образует кластеры. Действительно, компьютерное моделирование методом молекулярной динамики и экспериментальные результаты дают многочисленные свидетельства кластеризации вакансий [6-13] и междоузлий [6-8, 12-16] непосредственно в каскадной области. Обзоры экспериментальных и

где /л - число каскадов, созданных облучением в объеме AV за время Аt, а Nffl - число точечных дефектов типа J, образованных в 5-ом каскаде. Пусть Щ - среднее число свободных точечных дефектов, образующихся в одном каскаде, а Р{р) - вероятность розыгрыша д каскадов в объеме AV за время At. Тогда средняя скорость генерации точечных дефектов G, находится из соотношения:
G.AVAt
= *» (16)
где - среднее число каскадов в AVAt, определяемое в соответствии с Р{/л). Так как Ndj равняется среднему числу точечных дефектов , созданных облучением в AVAt, то условие (16) гарантирует равенство средних потоков точечных дефектов на сток (уравнение (8)) при каскадной и пространственно однородной генерации точечных дефектов. В свою очередь, средний квадрат <п2> числа точечных дефектов, созданных в объеме AVза время At и впоследствии поглощенных стоком, может быть получен из уравнений (4) и (15).
£ NfPc{r)( - Рс(г)) + £ £ NNPr)
5, = О S, = 0 S2
х mw>
М N$'N¥'=0 г
= {ju)NdJPc(r)( 1 - Pc(r)) + {S)N2djP?{r) + (M)((mdjf)P2(r). (17)
Здесь Pdj(n) - вероятность генерации п свободных точечных дефектов вида j в одном каскаде, а <(5Ndj) > - вариация числа свободных точечных дефектов, образованных в одном каскаде.
Для проведения дальнейших вычислений необходимо знать функцию распределения P(ju). Инициация каскада проходящей через облучаемый объем частицей - событие, независимое от инициации каскадов другими налетающими частицами. Таким образом, отсутствует корреляция между каскадными событиями, произошедшими в том же объеме AV, но в