Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Надыкто Б.А. -> "Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1" -> 218

Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 - Надыкто Б.А.

Надыкто Б.А., Темофеева Л.Ф. Плутоний Фундаментальные проблемы Том 1 — Саров, 2003. — 304 c.
ISBN 5-9515-00-24-9
Скачать (прямая ссылка): plutoniyfundamentproblemi2003.djvu
Предыдущая << 1 .. 212 213 214 215 216 217 < 218 > 219 220 221 .. 222 >> Следующая


Рис. 8. Преференсы для радиационно-индуцированного вакансионного распухания Дислокации притягивают и поглощают интерстиции (атомы внедрения) немного больше, чем вакансии. Разницу в скорости поглощения называют преференсом А В, и эта величина является основной движущей силой вакансионного распухания. Контурные линии представляют собой линии постоянных значений преференса. Прямоугольниками обозначен диапазон прогнозируемых значений преференса, полученного на основе измеренных объемов релаксации и их неопределенностей. Материалами являются алюминий (Al), никель и аустенитные нержавеющие стали (Ni и SS), медь и медно-никелевые сплавы (Cu) и оцк железо и ферритные стали (Fe и FS)

Таблица IV. Скорости распухания некоторых металлов и сплавов

Металл Измеренная установившаяся скорость распухания3 Оценка верхней границы3
Al 1,0 1,1-1,7
Ni и сталь 1,0 0,8-1,5
Cu 0,5 0,7-1,2
Fe и ферритная сталь 0,2 0,35-0,6

а Единица измерения: процент изменения объема, отнесенный к количеству смещений на атом, %/сна.

такие как отрицательный коэффициент термического расширения. Такое поведение может служить признаком очень слабой межатомной силы отталкивания между атомами плутония в 6-фазе. Если это так, то релаксационные объемы как вакансий, так и атомов внедрения будут небольшими, в результате чего имеет место малый фактор предпочтения (преференс).

Однако при введении легирующего элемента, такого как галлий, который стабилизирует 6-фазу, преференс может измениться двояким образом. Во-первых, может произойти воздействие на электронную структуру, до-

статочное, чтобы изменить силы межатомных связей, а следовательно, и релаксационные объемы. Во-вторых, радиационно стимулированная сегрегация легирующего элемента может значительно изменить преференс (Wolfer 1983). Если такая сегрегация происходит, микроскопические области кристалла, вероятно, могут быть достаточно обеднены по стабилизирующему элементу и превратиться в более плотную a-фазу. В результате этого произойдет отрицательное изменение объема, а именно, AVIV = - 0,14/, где/-объемная доля вещества, претерпевшего фазовое превращение.

Распухание 5-стабилизированного плутония за счет образования пор

На рис. 9 сравниваются прогнозы

распухания вследствие образования гелиевых пузырьков и распухания за счет образования пор в 6-фазе плутония. В настоящее время надежный прогноз распухания за счет пор невозможен без знания объемов релаксации вакансий и внедренных атомов. При консервативной оценке принимаются типичные значения для гцк металлов и, таким образом, скорость распухания на установившейся стадии составляет 1% изменения объема на 1 сна. На стадии инкубационного периода зарождения пор требуемое количество гелия накопится в течение 4 месяцев, что соответствует дозе около 0,025 сна. Предполагается, что распухание происходит в интервале температур от -30 до 150 0C.

Однако большая неопределенность существует в отношении продолжительности переходного периода. Чтобы получить точный прогноз, необходимо было бы выполнить большие модельные расчеты эволюции как дислокаций, так и пор. Теоретические прогнозы, выполненные Уолфером и Глазгоу, Уинером и Уолфером (1985), а также экспериментально наблюдавшиеся переходные периоды, по-видимому, показывают, что минимальная доза для достижения стадии установившегося распухания составляет не менее 1-

2 сна. Исходя из этих предположений, распухание за счет пустот в стабилизированной 6-фазе плутония могло бы в принципе начаться уже через 10 лет после изготовления центральной части оружия. Однако признаков распухания за счет пустот нет даже и через 30 лет; вполне возможно, что переходный период намного продолжительнее и распухание за счет пустот может не произойти и через 100 лет.

Тем не менее прогнозы распухания, приведенные на рис. 9, уже дают важный результат: распухание вследствие повреждений в форме смещений потенциально представляет более серьезную проблему, чем распухание за счет гелия.

284

Los Alamos Science Number 26 2000
Радиационные эффекты в плутонии

Радиационная ползучесть и релаксация напряжений

Радиационная ползучесть признавалась как явление еще до открытия распухания за счет образования пор. В ранних работах она трактовалась как процесс деформации, сопровождающий деление в урановом топливе (Roberts, Cottrell 1956), но позднее она была обнаружена в графите, керамическом ядерном топливе, сталях и сплавах циркония, а также в стекле. Основной причиной, опять же, являются повреждения со смещениями, диффузия междоузельных атомов и при повышенной температуре диффузия вакансий, образованных под воздействием облучения. Радиационная ползучесть отличается от термической ползучести тем, что для нее характерна более слабая зависимость от температуры и приблизительно линейная зависимость от напряжений и скорости повреждений CO смещениями. Она происходит при гомологической температуре, которая определяет верхний предел температуры для распухания за счет образования пор. В случае плутония это соответствует температуре ниже 150 0C.
Предыдущая << 1 .. 212 213 214 215 216 217 < 218 > 219 220 221 .. 222 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed