40 Радиациялы әсер эффектісі.

Материялға радицияның лездік және қалдық әсері ажыратылады. Лездік әсер–те сәулелену кезінде, ал қалдық – сәулелену кезінде қорға жинақталып, одан кейін де сақталады. Материалдың атомдық және электрондық құрылымдарының қалдық бұзылулары радиациялық ақаулар деп аталады. Бейтарап бөлшектердің (нейтрондар мен γ-кванттар) ену қабілеті өте жоғары, нәтижесінде олар материалдың кһөлемдік бұзылуына әкеледі.

Зарядталған бөлшектердің (электрон, позитрон, протондар) ұшу қашықтығы шамалы, сондықтан олар тек беткі қабаттың бұзылуына әкеледі. Бір бөлшек тудыратын вакансиялар саны энергия түріне де, сәулеленіп тұрған заттың қасиеттеріне де тәуелді болады. Энергиясы α-бөлшек пен протоннан аз нейтронның бір бөлшегі салыстыруға келмейтіндей көп құрылымдық бұзылуларға әкеледі. Алюминийде пайда болған ваканиялар, бериллийде пайда болғандардан артық, себебі бериллийдің атомаралық байланысының энергиясы көбірек болады. Қасиеттердің өзгеру дәрежесі мен металлдағы сәулелену кезіндегі ақаулар бөлшектердің қосынды ағыны, сәулелелну температурасы мен қайта кристаллдану температурасына тәуелді. Радиациондық құбылысқа ядролық, конструкциялық және функционалдық материалдардың газдық және ақаулық ісінулер жатады. (Олар заттың өлшемінің өзгеруінен, сызаттануынан және бұзылуынан болады). Газдық ісіну – материалдарда газ сияқты заттардың және олардың ауашықтарының бірігуінен, радиационды-химиялық айналу кезінде пайда болады. Ақаулық ісіну – нейтрондардың интегралдық үлкен ағымында, ақаулардың бірігуінде, дислакациондық тесіктердің түзілуінде және жиналуында байқалады.

Радиациондық ісінуге аустениттік хромоникельдік болаттарды, Ni, Mo, Ti, Zn, Be негізіндегі қоспалар. Бериллий 800–900 °С сәулеленген, φ = 10²⁴ м^–2 нейтрондық ағымда, көлемін 3.5 % көбейтеді. Сәулеленген аустенитік болат 450 °С температурада, φ = 10²⁷ м^–2ағымда6 көлемін 10 % көбейтеді. Перлитті және ферритті жоғары хромдалған болаттар ісінуге ынтылылығы азырақ.

41 Сәулеленудің материалдардың құрылымы мен қасиеттеріне әсері.

Радиациондық сәулелену кезінде материалдың механикалық қасиетінен басқа химиялық және физикалық қасиеттері өзгереді.

- жемірілудің жылдамжығы артады;

- металдың электр өткізгіштігі және жылу өткізгіштігі азаяды;

- қатты ерітінділердің және ескіру процесі жылдамдайды;

- аллотропиялық өзгерістер болады;

- жаңа фазалардың түіндері түзіледі;

- сырғуды жылдамдататын дифузионды процестер негізделеді;

- нержавейкалы болаттарда дифузионды айналымсыз мүмкіншіліктері артады;

- мортық күйге өтудегі температура өседі;

- аустениттің ферритке айналуы болады;

Нейтрондық ағымның әсерінен алюминий, мыс, молибден, марганец, кремний.натрий және т.б. кейбір элементтер келтірілген радиоактивті қасиетке ие болады.

42 Сәулеленудің механикалық қасиеттерге әсеріжұмыс істеу температурасы менанықталады. Радиациондық құбылыстардың нәтижесінде және кристалдық торда қосымша дефектілер түзілгенде, пластикалық деформация кезіндегі сияқты кернеу пайда болады. Термодинамикалық қатынаста бұл тұрақсыз болады. Бірақ, суық өңдеуге қарағанда, радиациондық әсерлердің соңында қайта кристалдандырусыз күйдіру арқылы жоюға болады.

Қайта кристалдану температурасынан төмен температурада сәулелену –құрылымның өзгеруіне, металдың және қоспалардың механикалық қасиетеріне әсер етіп, суық деформациядағы сияқты беріктеніп, бірақ пластикалық қасиетін жоғалтады. Төменгі температуралық сәулеленудің нәтижесінде алынған беріктілік, қайта кристалдану температурасынан төмен температураға қыздырағанға дейін сақталады.

Қайта кристалдану температурасынан жоғары температурада сәулеленуде –жоғары температуралық сәулелену, радиационды күйдірумен қоса, құрылымның және механикалық қасиеттердің қайта түзілуіне мүмкіндігі береді. Перлиттік болаттар 250–450 °С температурада қасиеттерін аз өзгертеді, ал 450 °С температурадан жоғары қасиеттерін өзгертпейді, өйткені қайта кристалдану толығымен жүреді. Аустенитік болаттар 600 °С.температурадан жоғары тұрақты болады. Қайта кристалдану температурасы төмен алюминий мен магний, радиационды тұрақты 150 °С температурадан жоғары созымдылығы өзгермейді, ал беріктілігі өседі (12.4 -сурет)

12.4 –сурет. Жоғары температуралы нейтрондар мен сәулеленуден кейін200С алюминий механикалық қасиеттерін өзгертеді.	1 – сәулеленусіз (600°С); 2, 3 –сәулеленуден кейін (600°С); (880°С).. Никель қоспасының 100 сағаттық ұзақ беріктілігін әртүрлі температурада сынау.

Беріктіліктің ұзақтылығы сәулелену кезінде төмендейді, әсіресе ескірген қоспаларда. Сәулелену кезінде жылуға беріктіліктің төмендеуі нейтрондар ағымының, сәулелену температурасы және сынау температурасының өсуімен күшейеді (12.5 - сурет). Сол сияқты сәулеленудің жоғары температурасы никельдің, цирконийдің сырғу жылдамдығына ықпалы көп емес.

Радиоактивті сәулеленуді жақсы сезіну - органикалық заттарға тән. Мұндай материалдардың сәулеленуі молекуладағы байланыстардың бұзылуына және химиялық құрамы мен қасиеті басқа жаңа молекулалардың түзілуіне әкеліп соғады. Қирау іс-әрекеті сәулелендірудің барлық түрін береді. Қираудың сипаты келесі түрде болады:

- пластмассаның органикалық негізінің молекулярлық құрылысының қиындауы (құрылымдануы);

- молекулалардың неғұрлым жай бөлшектенуі (деструкция).

Екі процесс материалдардың механикалық қасиеттеріне , оның ішінде созымталдығын сынғыштыққа дейін төмендетеді.

43 Сәулеленудің жемірілуге тұрақтылыққа әсері.Көптеген конструкциялық реакторлық материалдарға коррозиялық орта су, дымқыл бу. Нәтижесінде электрохимиялық корозия химиялық коррозиямен қосылып жүреді. Химиялық коррозия жағдайында, беткі қорғаныш қабығының бұзылуы арқасында сәулелену кезінде металдың тұрақтылығы азаяды. Сәулелену кезінде судың радиолизі жүреді: оның молекулалары бұзылып иондар, оттегінің, сутегінің атомы, ОН гидро оксид тобы түзіледі. Оттегі металды қышқылдандырады, сутегі суландырып оны морттандырады және металдың электрохимиялық бұзылуларды күшейтеді.Алюминий мен оның қорытапаларының жемірлену жылдамдығы ағының жылдамдығы 10¹⁶ с^–1·м^–2 жылулық нейтрондармен 190 °С кезінде суда сәулелендіру кезінде 2–3 есе артады. Осы жағдайда алюминийдің жемірілулік тұрақтылығының жоғалуы ОН-концентрациясының өсуімен байланысты болуы мүмкін, ол беттік қорғаныс оксидтердің еруіне әкеледі. Судың радиолизы цирконий қорытпаларының жемірілулік тұрақтылығын төмендетеді. Ағынының жылдамдығы 10¹⁷ с^–1·м^–2жылулық нейтрондармен сәулелендіру кезінде«Цирколой-2» қорытпасының жемірілу жылдамдығы 20 °С кезінде қорғаныс қабаттарының жойылуы есесінен 50–70 есеөседі.

Аустенитті хромникельді болаттарды сәулелендіру де олардың жемірілуін түйір шекараларында карбидтердің бөліну есесінен арттырады. Ылғалды буда ол жемірілудің жергілікті түрлерін дамытады: кристалларалық, нүктелік, және дежемірілулік жарықтар.

Конструкциялық материалдың керекті радиациялық тұрақтылығын сәйкес химиялық құраммен, құрылыммен және эксплуатацияның тиімді жағдайларымен: жұмыс температурасымен, сәулелендіруші бөлшектердің түрі және энергиясымен, сәулелендіру ағынының шамасымен және жемірулік ортаның қасиеттерімен қамтамасыз етуге болады..