МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА ФИЗИКИ

РЕФЕРАТ

По дисциплине: ФИЗИКА

На тему: МАТЕРИАЛЫ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Йошкар-Ола

2016

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОБЛУЧАЕМЫХ

МАТЕРИАЛАХ

3. СМЕЩЕНИЕ АТОМОВ В КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЁТКЕ ПОД ДЕЙСТВИЕИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

4. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ

ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

В истинное время, в связи с подъемом производства и возрастанием потребностей человечества происходит рост потребляемой энергии. Однако путь эксплуатации внутриземных источников энергии очень неэкологичен. Населением земли происходит поиски и иследование новых источников энергии. К ним в первую очередь относится ядерная энергетика. Внедрение ядерной энергии сдерживается не столько по соображениям надёжности ядерных реакторов, насколько из-за трудности создания материалов, пригодных для применения в реакторах. Эти материалы обязаны удовлетворять следующим требованиям:

1. Стойкость к высоким температурам.

2. Стойкость к разрушающему воздействию ионизирующего излучения.

Разные виды излучения, влияя на твердые тела, вызывают специфические радиационные дефекты. В настоящее время имеются многочисленные доказательства не только образования дефектов, однако и изменения их вида, формы, скорости движения в процессе облучения.

Физические процессы в облучаемых материалах

Изучая итоги радиационного повреждения в металлах, надлежит распознавать первичные и вторичные эффекты, в результате которых в облучённых материалах образуются дефекты, которые наблюдаемые экспериментально.

Изначальным результатом дефекта кристаллической решётки металлов радиацией надлежит полгать передачу одному из атомов решётки достаточно большой кинетической энергии и одновременную передачу дополнительной энергии системе вольных и связанных электронов.

Возбуждённый атом (атом, получивший дополнительную кинетическую энергию) перемещается через решётку, расталкивая атомы и, оставляет за собой отпечаток – область дефекта, которая состоит из смещённых атомов, окружённых тучей возбуждённых электронов. Таким образом, одним из итогов первичного результата взаимодействия ионизирующего излучения с веществом является образование незамещенных мест в решётке и междоузельных атомов.

Ко вторичным результатам облучения, приводящим к наблюдаемым на практике радиационным дефектам конкретной конфигурации, следует отнести движение и образование ассоциаций точечных дефектов. Этот процесс зависит от реальной структуры кристаллов (присутствия нарушений кристаллической решётки, системы дислокаций, примесей и т. п.) и энергии, переданной системе свободных и связанных электронов.

С данной точки зрения, нет никакой разницы в воздействии на вещество, к примеру, быстрых нейтронов и - излучения. Оба вида излучения действует на весь объём материала, так как проникающая способность нейтронов и - квантов довольно высока.

В случае нейтронных потоков смещение атомов вызывают сами нейтроны, в случае - излучения – вторичные электроны. Разница в том, что электроны, образованные - квантами, вызывают одиночные смещения, а нейтроны – каскады вторичных и наиболее высокого порядка смещений. Подсчеты демонстрируют, что нейтрон вызывает на два-три порядка больше точечных дефектов, чем электрон или - квант, рождающий быстрый электрон. Одновременно с генерацией точечных дефектов нейтроны и - кванты передают определённую часть своей энергии электронам кристаллической решётки. Вольная энергия металлической системы увеличивается , и при этом понижается энергия активации процессов, связанных с перемещением атомов и дефектов. В итоге увеличения активности атомов и дефектов, а также в зависимости от физических и атомных характеристик вещества и некоторых внешних факторов, может образоваться многообразие наблюдаемых методами электронной микроскопии радиационных дефектов: ассоциации вакансий и междоузельных атомов; дискообразные скопления точечных дефектов, захлопывающихся в определённых условиях в петли дислокаций, и многие другие дефекты.

Увеличению физической активности точечных дефектов и атомов может способствовать и перераспределение условной плотности свободных и локализованных электронов в микрообластях кристалла, появляющиеся как в итоге образования радиационных дефектов, так и вследствие происхождения динамической дополнительной подвижности элементов системы.

Как свидетельствуют эксперименты, существенно возрастает маневренность атомов в зонах радиационных повреждений, создаваемых быстрыми заряженными частицами, осколками деления, либо ионизированными смещёнными атомами.

Динамика образования конкретного сложного радиационного дефекта зависит от параметров подвижности атомов и дефектов в металлическом твёрдом теле в процессе облучения. Существенное значение в увеличении подвижности дефектов, возможно играет и наведённое излучением электронное возбуждение, так как в области невысоких температур термодинамика предсказывает чрезвычайно невысокие диффузионные характеристики атомов и дефектов, в то время как при облучении даже в области низких температур иногда наблюдаются ассоциации дефектов, которые могут образоваться только в результате диффузионного перемещения атомов либо дефектов.

При довольно высокой температуре, дефекты испытывают ряд превращений: обоюдно уничтожаются; часть дефектов может выходить на плоскость металла или границы зёрен. Если дефекты адсорбируются дислокацией, то наверное приводит к закреплению последних. Если поглощённых дефектов много, они перемещаются вдоль линии дислокации и, собираясь вместе, образуют зубцы, тормозящие перемещение дислокаций. В итоге поглощения дефектов дислокация закрепляется, укрепляется материал.

Точечные дефекты имеют все шансы не только адсорбироваться дислокациями, но и объединяться, образуя дивакансии, тройные вакансии и комплексы вакансий. На дальних расстояниях вакансии никак не взаимодействуют, но при встрече они могут соединяться в прочный комплекс (его получения происходит с понижением энергии всей системы). Образованные поливакансии испытывают рост.

Отдельные вакансии, сливаясь в плоскости слоя или образуя в начале сферические полости, которые в будущем сплющиваются, переходят в своеобразные кольцевые дислокации. Кольцевая дислокация может перемещаться, подвижность её ограничена и носит диффузионный характер (дислокация может расти и уменьшаться в результате механизма переползания).

Очень важно, что кольцевая дислокация препятствует передвижению дислокаций обычного типа – краевых и винтовых. Появление кольцевых дислокаций делает прочным металл.

Такие кольцевые дислокациина самом деле наблюдаются при помощью электронного микроскопа.