Лекция 4. Радиационное воздействие на материалы

1. Параметры облучения в ядерных реакторах

2. Радиационные повреждения в КМ

3. Диффузия и отжиг радиационных дефектов

4. Влияние радиации на упрочнение и охрупчивание

5. Размерные изменения при облучении без нагружения

Проблемы, обнаруженные при облучении км

● Распухание и другие размерные изменения в топливе

● Изменения размеров, выделение запасенной энергии в графите

● Активация воды, радиолиз

● Конструкционные материалы:

- радиационное упрочнение, увеличение твердости, снижение пластичности

- высокотемпературное радиационное охрупчивание

- радиационная ползучесть

- снижение длительной прочности и долговечности

- распухание

- радиационный рост

- повышение температуры хрупко-вязкого перехода

- усиление коррозии

- усиление КРН, появление ЗГР

- ухудшение теплопроводности

- изменение электрических и магнитных свойств

- изменение структурно-фазового состояния

Параметры облучения в ядерных реакторах

• Источники излучений

 реакции деления трансурановых элементов семейства актиноидов – U²³⁵, U²³⁸, Pu²³⁹ (осколки, мгновенные нейтроны по 2,5 на атом, -кванты)

 ядерные реакции в осколках (-частицы, запаздывающие нейтроны, -кванты)

 ядерные реакции в элементах конструкции реактора (-частицы, -кванты)

• Характеристики потока нейтронов

 энергетический спектр нейтронов деления в вероятностном выражении

S(E) = 0,484sh(2E)^1/2exp(-E)

Наиболее вероятная энергия Е нейтронов деления – 0,6-0,8 МэВ, средняя – 2 МэВ, максимальная – 18 МэВ. При каждом делении выделяется около 200 МэВ тепловой энергии.

 тепловые нейтроны (Е до 0,215 эВ), быстрые (Е0,1 МэВ) и промежуточные нейтроны

 энергетический спектр нейтронов в активной зоне разных реакторов

 многогрупповое представление спектра (4, 26 и более групп)

 плотность потока Ф и флюенс нейтронов F = Фt

 скорость К и доза Kt радиационного повреждения материала

Реактор	Ф п , н/см2с	Ф б.н. , н/см2с	К, сна/ч	qG, Вт/г
ВВЭР- 1000	(3,1–3,7)1014	(1,6–1,9)1014	(4,0–4,7)10-4	16-20
ВВЭР-440	2,41014	1,21014	3,110-4	12
БОР-60	(1–3)1015	(0,6–2)1015	(1–3) 10-3	2-5
СМ	1014– 41015	1013– 21015	210-5–510-3	1,3–40
РБТ-6	(0,5–1,4)1014	(0,3–8)1013	410-5–10-4	0,5–1,4

• Характеристики потока -квантов

 энергетическое распределение при делении

S(E_) = 14,0 exp(-1,1E_)

 спектр (5-7 групп)

 плотность потока порядка 510¹⁵ см^-2

 энерговыделение q_G в основном вследствие поглощения -квантов

• Источники β и α излучения

 осколки деления

 ионизированные элементы