7.3. Вплив опромінення на властивості
Опромінення без поділу. Деякі властивості металів змінюються в результаті опромінення, яке не супроводжується поділом, причому ці ефекти обумовлюються, температурними піками.
Питомий електричний опір. Електричний опір металів при опроміненні такими швидкими частками, як нейтрони, незмінно зростає, але залишається постійним при іонізуючому опроміненні. Залишковий (структурно-чутливий) опір і являє собою ту частину, що змінюється під впливом опромінення. Оскільки ефекти опромінення спонтанно зникають при певній температурі, опромінення і вимірювання електричного опору необхідно робити при низьких температурах.
Пружні властивості. значне зростання модуля Юнга (порядку 10-20 %) спостерігалося для міді; воно супроводжувалося значним зменшенням внутрішнього тертя, очевидно внаслідок закріплення дислокацій точковими дефектами.
Пластична деформація. Нейтронне опромінення значно впливає і на пластичну деформацію. Критична зсувна напруга для монокристалів деяких металів дуже різко зростає. Це погоджується з положенням про те, що дислокації в металах закріплюються осідаючими на них вакансіями або атомами, що знаходяться у міжвузловинах.
У полікристалічних зразках сплавів не дуже чистих металів вплив нейтронного опромінення на форму кривої напруга - деформація буває іноді винятково значним. Ступінь наклепу при деформації у порівнянні з неопроміненим металом зростає, а пластичність відповідно спадає. Всі ці ефекти можна пояснити існуванням перешкод переміщенню дислокацій, створюваних, очевидно, конденсацією вакансій. Найбільше важливим ефектом опромінення матеріалу виявляється поява різкого “зуба” плинності, виникнення якого звичайно пов'язане з блокуванням дислокацій внаслідок дуже високої локальної концентрації домішкових атомів. У цьому випадку блокування є наслідком осадження вакансій на дислокаціях.
При опроміненні змінюються і інші механічні властивості. Так, наприклад, дуже чутливою до опромінення є ударна в'язкість, що знижується в результаті опромінення;
Дифракційні ефекти. Радіаційне ушкодження можна виявити за двома рентгенівськими ефектами: відображення звичайно зміщуються і стають менш різкими; дифузійне розсіювання підсилюється. Щоб виявити ці ефекти в металах, опромінення необхідно проводити при дуже низьких температурах. При опроміненні міді поблизу 12 К відносна зміна параметра гратки склала 10-4.
Дія опромінення, що супроводжується поділом. При наявності поділу зазначені вище ефекти ускладнюються внаслідок: а) зростання числа атомів; б) зміни хімічної природи атомів, що виникають при поділі; в) виникнення всередині матеріалу, що опромінюється, швидких часток (нейтронів).
В урані, для котрого ці ефекти були вивчені, складна кристалічна структура створює анізотропію властивостей. Найбільш важливий ефект - зміна форми, що спостерігається при опроміненні і поділі; у ромбічній гратці розміри збільшуються в напрямку [010], зменшуються в напрямку [100] і залишаються без зміни в напрямку [001]. Масштаби подібної зміни дуже великі: коли поділ здійснюють 0,2% всіх атомів урану, подібне розширення (або стиснення) стає майже дворазовим. Густина змінюється порівняно мало. Ефект, що отримується на полікристалічному зразку, залежить значною мірою від розміру кристалів і ступеня дезорієнтування. Розміри дрібнозернистого зразка зі статично рівномірною орієнтацією кристалів змінюються в процесі опромінення незначно, тоді як грубозернистий уран із сильно вираженою переважною орієнтацією змінює свої розміри надзвичайно анізотропно.