Диссертация (1024881), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Приведены результаты экспериментальных и теоретическихисследований аннигиляции позитрона в модельных сплавах сталей реакторныхкорпусов на примере моделей Fe-Cu. Показано, что частицы меди имеют ОЦКструктуру, когерентную со структурой матрицы.В [59] описаны результаты вычислений на ячейке из 216 атомовимпульсного спектра аннигиляции позитрона в вакансиях в алюминии, меди,42кремнии и в вакансии галлия в арсениде галлия.
Проведены сравненияполученных расчетов с экспериментальными данными других групп.Докладываются [60] результаты численного моделирования позитрона,захваченного в наночастицы меди в матрице железа. Исследовались кластерымеди из 9, 15, 27, 51, 59, 65, 89, 113 и 137атомов. Матрица железа моделироваласьсуперячейкой из 2662 атомов.
Рассчитывались вероятности локализации, энергиясвязи и времени жизни позитрона в зависимости от размера частицы.Рассчитанное время жизни отличается не более, чем на 1 пс от времени жизнипозитрона в объеме меди, только для меньших кластеров. Следует заметить, чтоэто выходит за рамки возможного измерения для современных установок.Болееобнадеживающиерезультатыполученыдлямоделированияповедения импульсного распределения позитрона. Показано, что с учетомвлияния энергии связи позитрона в наночастице высокомоментная частьимпульсного спектра позволяет определять размер частицы меди.Комбинацию методов Монте-Карло и атомной активации/релаксациииспользовали в [61] для расчета роста вакансионных кластеров в ОЦК железевплоть до времени 104 с. Для процесса восстановления структуры послерадиационно-индуцированного повреждения традиционно принимались пятьтемпературных диапазонов с различным механизмом миграции дефектов –миграция межузельных атомов (-150°С), то же в широком диапазоне -100°С,миграция моновакансий (до 0°С), миграция кластеров вакансий (250°С) итермическая диссоциация кластеров вакансий – при более высоких температурах.Наибольшее внимание в данном исследовании уделено стадии миграциикластеров.ПредсказаниясопоставлялисьсданнымиПАС.Полученыпредсказания среднего размера кластера в зависимости от температуры отжига.Расчеты подтверждаются экспериментом.
Данный вид облучения генерируетмалую концентрацию вакансий, что препятствует образованию кластеров.В [62] вычислены времена жизни для большинства элементов из таблицыМенделеева при аннигиляции в объеме и моновакансии. Показано, чтопериодичность во времени жизни существует не только во времени жизни в43объеме, но и в моновакансии. Приведен обзор результатов по энергии связипозитрона в вакансии, ранее известных в литературе.
Приведены результатысистематического расчета энергий связи для большинства элементов.В [63] приводятся расчеты взаимодействия поверхности Ферми и зоныБрюлиена для нанокластеров примеси в матрице элемента с почти свободнымиэлектронами, такими как алюминий и серебро. Расчеты основывались наизмерениях 2D-УРАФ.Основным применением ПАС в настоящее время остается исследованиедефектной структуры вещества. В [64] излагаются результаты вычисленияпараметров аннигиляции позитрона в дефекте ряда металлов и полупроводников.Время жизни в дефекте, энергии связи с дефектом, процесс релаксациирешетки при захвате позитрона дефектом исследовался в [65] с использованиемтеории функционала плотности и измерения времени жизни позитрона ввакансиях на границе зерна в никеле и железе. Исследовалась миграция вакансийпри различных температурах (от 0 до 800 К).
Приведены результаты расчетовметодамимолекулярнойдинамикипараметроввакансийианнигиляциипозитронов на границе зерен никеля и железа. Показано, что граница зеренявляется ловушкой для позитрона со временем жизни, промежуточным длямоновакансии и объема металла. Особенно важным этот эффект может быть длянанокристаллических материалов, с большим вкладом межзеренных границ.Рассчитаны параметры аннигиляции в вакансии на границе зерен в зависимостиот температуры.
Показано, что зависимость от температуры различна для никеляи железа. В никеле (ГЦК) свободный объем и, соответственно, время жизнипозитрона уменьшается с температурой. При существенном повышениитемпературы свободный объем практически исчезает. Этот эффект обязан своимпроисхождением делокализации вакансии. В противоположность этому, в железевплоть до самых высоких температур вакансии остаются стабильными, и имеютвремя жизни, существенно отличное от времени жизни в вакансии в объеме.Эффект нестабильности вакансий проявляется только при максимальныхтемпературах. Аналогичное отличие наблюдалось в [66] для меди и железа.44Методами ПАС в [67] изучались разбавленные сплавы Fe-Cu (0.3 и 0.05весовых % Сu), являющиеся модельными для сталей, используемых в корпусахреакторов.
Сталь с большим содержанием меди аналогична старым, а с меньшим– новым сталям. Показано, что даже при низких дозах облучения образуютсяагрегации вакансия-медь. Обнаружено образование преципитатов меди припострадиационном отжиге. Несмотря на большое различие в дозе, не былообнаружено различий в поведении атомов меди при нейтронном и электронномоблучении. Спектры уширения допплеровского спектра аннигиляции позитроновснимались с использованием двух германиевых детекторов в схеме совпадения.Разрешение установки составило 1.1 кэВ, что эквивалентно 4.3 10-3 m0c, или 4.3мрад в эксперименте УРАФ.
Эксперимент продолжался 12 часов, накапливалосьболее 2*107 событий. Приведены также исследования времени жизни позитрона.Образование агрегаций ипреципитатов примесейв коммерческихреакторных сталях исследовалось в [68] при помощи атомного зонда. Образцынаблюдатели были облучены в коммерческом ядерном реакторе до доз 0.83×1019н·cм-2 и 5.1×1019 н·cм−2. Дозы соответствуют пяти и тридцати годам эксплуатацииреактора. Обнаружены сегрегации углерода, фосфора и молибдена на границахзерен при малых дозах. При больших дозах обнаружены также сегрегациикремния и марганца.
Монослой фосфора, обнаруженный на границе зерна, недостаточен для возникновения межзеренного охрупчивания. Сегрегации углерода,фосфора и молибдена обнаружены вдоль дислокационных линий. Преципитатымеди были обнаружены на границах зерен, вблизи дислокаций и в матрице.В [69] приводятся результаты исследования методами ПАС трех образцовсталей, используемых на реакторах советского производства ВВЭР-440, и пятиобразцов стали реакторов западного производства. Стали отличаются, в первуюочередь, допустимымипримесями.
Измерялось время жизнипозитрона.Приводятся расчеты энергии сродства позитрона и примесей, вакансий.В [70] исследовались образцы чистого железа, карбида и железа с примесьюмеди, облученные нейтронами до доз в диапазоне 0.026 - 0.19 с.н.а. методамиПАС. Для измерения времени жизни позитрона использовалась установка на45тройном совпадении для учета излучения от Co60. Для исследования импульсногораспределения использовалась установка на двух германиевых детекторах в схемесовпадений. Получено разрешение, эквивалентное 4.2×10-3 m0c. Определялиськонцентрацияи размердефектов. В расчетахвводились поправки наосвобождение позитрона из дефектов с коротким и длинным временем жизни.Молибден, облученный в реакторе нейтронами в диапазоне доз от 7.2×10-5до 2.8×10-1 с.н.а. изучался в [71] методами ПАС.
Показано, что средний размерпоры не растет с дозой облучения, в отличие, например, от железа.В [72] приводятся результаты исследования ферритно-мартенситных сталей,облученных высокоэнергетичными протонами и нейтронами. Показано, что врезультате облучения образуются кластеры вакансий, заполненных гелием.Использовался временной спектрометр и допплеровский спектрометр насовпадении. Оба эксперимента показали наличие гелия в порах.Зарождение гелий-наполненных пор в материале исследовалось в [73] припомощи временного распределения аннигиляционных фотонов (ВРАФ). Чистыйникель отжигался и прокатывался на 10% для формирования дефектов.
Послебыла проведена имплантация ионов гелия при помощи пучка гелия с энергией 150эВ, которая не должна приводить к образованию радиационно-индуцированныхдефектов.Изменения в дефектной структуре стали и в сплаве Fe-8%Cr послеоблучения электронами в линейном ускорителе в зависимости от температурыотжига в температурном диапазоне 77 - 800К исследовались в [74] при помощиВРАФ. Сделаны выводы о температуре начала миграции вакансий – 300 К длясплава железо-хром и 180 К для стали F82H (FeCr7.65W2Mn 0.16 V 0.16 Ta 0.02 Si0.11C 0.09). Получена энергия активации миграции вакансий.
Сделаны выводы овлиянии хрома – он не препятствует миграции вакансий, но стабилизируетдивакансии. Поры более крупного размера обнаружены не были.Деформированные сплавы системы железо-кремний исследовались припомощи ПАС в [75]. Проводились измерения времени жизни и допплеровскогоуширения на пучке медленных позитронов. Для недеформированных сплавов46получено время жизни позитрона 108±3 пс. Исследовались зависимостикомпонентспектра,появляющиесявдеформированныхприразличнойтемпературе образцах.В [76] исследовался чистый никель, облученный электронами и нейтронамидо доз 0.0001 – 0.01 с.н.а. Часть образцов после отжигалась. Снимались спектрыУРАФ.
Для анализа спектров применялись S-W параметры. Авторы приводятформулу для связи концентраций вакансий в модели с захватом в ловушки сдвумя состояниями, полученную ими в результате предыдущих исследований сиспользованиемэмпирическихпараметровнасыщения,полученныхнамеханически деформированном никеле. Авторы также делают выводы онакоплении вакансий в виде трехмерных кластеров. После отжига кластерытрансформируются во вторичные, концентрация которых растет с дозой.Исследовалась [77] сталь, облученная протонами с энергией 240 кэВ досмещений 0.26 - 1 с.н.а., методом ВРАФ.
Авторы обнаружили два времени жизни,отвечающих вакансиям, и наблюдали за их изменением.Методами ПАС [78] исследовались ферритно-мартенситные сплавы ибинарные сплавы Fe-Cr c различным содержанием хрома. Показано, чтоповышение концентрации хрома приводит к уменьшению скорости генерациивакансии, что приводит к прекращению образования кластеров вакансий.Результаты, полученные на ферритно-мартенситных сталях, согласуются срезультатами, полученными на модельных сплавах.Стали этого класса являются кандидатами для современных атомныхстанций и термоядерных установок благодаря низкому распуханию, хорошейтепловой проводимости и низкому коэффициенту теплового расширения, однако,широкому применению этого класса материалов препятствуют радиационныедефекты, легко образующиеся в них.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
