Нейтронном облучении

.сивного железа. Метка 56Со вводилась в металл путем облучения его ускоренными протонами в циклотроне. Кроме того, образец подвергался нейтронному облучению в ядерном реакторе, в результате чего в нем возникали у -изотопы S9Fe и 54Мп.

Германиевые транзисторы с диффузионной базой, характеризующиеся очень высоким значением предельной частоты передачи тока, обладают почти минимальной среди транзисторов с неосновными носителями чувствительностью к нейтронному облучению [13, 31]. Измерения электрических характеристик устройств в процессе облучения показали, что работа цепи возможна при интегральных потоках быстрых нейтронов больше 1015 нейтронIсм?. Блер и др. [13] указывали, что при таких нейтронных потоках максимально допустимое время облучения для любой цепи будет зависеть от назначения транзистора. С этой целью было иссле-

Впоследствии аналогичные результаты были получены и тщательно изучены при облучении кремниевых и германиевых диодов электронами с энергиями соответственно 0,8 Мэв [21, 54] и 7 Мэв [55]. Эти данные хорошо объясняются механизмом появления провала тока, предложенным Яджима и Исаки [87], согласно которому туннельные эффекты обусловлены примесями или, как в данном случае, энергетическими уровнями дефектов, находящимися внутри запрещенной зоны. Поведение вольт-амперных характеристик германиевых и кремниевых диодов Исаки (см. рис. 6.4 и 6.5) качественно согласуется с вышеуказанным механизмом для провала тока. Было замечено, что кремниевый диод более чувствителен к нейтронному облучению, чем германиевый.

Авторадиографический метод применяется при затруднении проведения химического анализа композиций [20]. При его использовании образец не разрушается и, появляется возможность определить распределение частиц в объеме покрытия. Так, авторадиографическим методом определяли распределение частиц MoS2, которые предварительно подвергались нейтронному облучению (при этом мечеными атомами были атомы 35S). Радиоактивные атомы "Мо с временем полураспада 68,3 ч не были определяющими для анализа покрытий по сравнению с атомами 35S, имеющими период полураспада 87,2 дня, поскольку Мо$2 использовали через 12 дней после облучения. Данные авторадиографического анализа совпадают с данными весового анализа (см. рис. 54) .

Механические свойства аморфных металлов обладают повышенной стойкостью по отношению к нейтронному облучению. Приведены также отдельные данные по ускоряющему влиянию электронного облучения на кристаллизацию. Следует отметить, что в общем случае облучение электронами высокой энергии может влиять как на скорость образования зародышей при кристаллизации, так и на их рост. В случае широко известного сплава FeioNi^PiiBe облучение электронами не оказывает заметного влияния иа кинетику кристаллизации, которая, очевидно, лимитируется диффузией по границам раздела, ио приводит к увеличению скорости зарождения, которая в свою очередь определяется объемной диффузией.

При облучении электронами или нейтронами в кристаллических металлах и сплавах в больших количествах образуются вакансии и поры, что приводит к снижению их пластичности. В этой связи понятна важность изучения влияния облучения на механические свойства аморфных металлов. Обратимся к табл. 8.3 [29]. В ней приведены значения некоторых механических свойств аморфного сплава Pdg0Si2<> до и после облучения нейтронами (доза облучения составляла 5-1020 нейтронов на 1 см2). Напряжение разрушения и предельное удлинение, в отличие от кристаллических металлов, почти не изменяются при облучении. Однако модуль Юнга после облучения уменьшается на ~10%, что вызывает увеличение упругой деформации. Это же является причиной так называемого «разупрочнения». В работе [30], по- Таблица 8.3. Влияние облучения священной изучению влияния облучения нейтронами на структуру аморфных сплавов, указывается, что при облучении, предположительно, происходит увеличение свободного объема и нарушение ближнего порядка. Однако в целом можно считать, что аморфные металлы по сравнению с кристаллическими 'обладают превосходной стойкостью по отношению к нейтронному облучению.

топлива АЭС, которая может сохраняться на протяжении тысяч лет. Часть этих радионуклидов (уран, плутоний, а в будущем, возможно, и другие делящиеся изотопы трансурановых элементов) после радиохимической переработки может быть вновь использована в топливном цикле как ядерное топливо; часть радионуклидов может быть подвергнута длительному нейтронному облучению в реакторах для снижения общей активности и/или общей радиотоксичности (т.е. подвергнута трансмутации), однако в конечном счете при любых технологиях дальнейшего использования ОЯТ и любой организации топливного цикла останется определенное количество высокотоксичных долгоживущих радионуклидов, не подлежащих использованию и являющихся высокоактивными радиоактивными отходами, которые должны быть захоронены.

Представление указанных данных не требуется для не подвергающихся нейтронному облучению (^< 1022 нейтр./м2 при Е> > 0,5 МэВ) материалов с пределом прочности не более 590 МПа (60 кгс/мм2) при температуре 20 °С, а также для любых материалов, защищенных со стороны рабочей среды антикоррозионным покрытием. Кроме того, это не требуется для материалов, предназначенных для изготовления изделий, не подвергающихся нейтронному облучению (F< 1022 нейтр./м при ?>0,5 МэВ), в следующих случаях:

5.8.1.9. Расчет на сопротивление хрупкому разрушению допускается не производить для элементов конструкций, не подвергающихся нейтронному облучению (или подвергающихся

гающихся нейтронному облучению при Fn^l022 нейтр./м2 (Е^ '^0,5 МэВ) при температурах 250 — 350° С, допускается принимать АТТ = 0.

1) для различных моментов времени протекания режимов ННУЭ и АС определяют в расчетных сечениях поля температур и напряжений, а для подвергаемых нейтронному облучению элементов—также распределение переноса нейтронов по толщине стенки;

Изотоп Со получают при нейтронном облучении основного стабильного химического элемента Со . Радиоактивный изотоп Со можно также получать при бомбардировке нейтронами Со 9 или Ni62.

ЯДЕРНАЯ БАТАРЕЯ, атомная батарея,- источник электрич. тока, в к-ром энергия, выделяющаяся при распаде ядер радиоактивных элементов, непосредственно преобразуется в электрическую. Простейшая Я.б. состоит из источника радиоактивного излучения (эмиттера) и собирателя заряженных частиц (коллектора), пространство между к-рыми заполнено твёрдым или газообразным диэлектриком либо вакуумировано. Источником излучения могут служить либо естеств. изотопы (напр., ^Sr, 137Cs), либо изотопы, активируемые при нейтронном облучении. При радиоактивном распаде источник испускает заряженные частицы (а- и р-частицы, у-кванты), а коллектор собирает их. В результате при испускании, напр., р-частиц, эмиттер заряжается положительно, а коллектор - отрицательно, и между ними возникает разность потенциалов. Макс, мощность Я.б. составляет от неск. Вт до неск. сотен Вт; напряжение - до 20 кВ; срок службы - до 25 лет. Я.б. используются как миниатюрные источники электроэнергии, напр., на КА, в измерит, приборах, в мед. электронной аппаратуре. ЯДЕРНАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА - СИ-ловая установка, работающая на энергии ядерных превращений. Состоит из ядерного реактора и паро-или газотурбинной установки, посредством к-рой тепловая энергия, выделяющаяся в ядерном реакторе, преобразуется в механич. или электрич. энергию. У лучших Я.с.у. кпд достигает 40%. Я.с.у. используются пре-им. на мор. судах (ледоколах, подводных лодках и т.д.). ЯДЕРНАЯ ТЕХНИКА - отрасль техники, охватывающая проблемы использования ядерной энергии; совокупность техн. средств, связанных с использованием внутр. энергии атомного ядра. Области применения Я.т. весьма широки и разнообразны (ядерная энергетика, воен. техника, произ-во и применение изотопов и т.д.). К Я.т. относятся реакторостро-

Указанный способ не обеспечивает столь же высокой интенсивности потока и однородности поля активирующих частиц, как при нейтронном облучении в канале реактора.

Моноизопропилбифенил (МИПБ) весьма устойчив к радиации. Облучение его в реакторе интегральным потоком 1,0-1018 нейтрон/см2 не привело к заметному разложению. В петлевых реакторных испытаниях при интегральном потоке облучения 1,4-Ю18 нейтрон/см* концентрация продуктов разложения составила примерно 10%. Количество газообразных продуктов составило около 15 мл/г, из которых примерно 85% приходилось на водород. Продуктами радиолиза в жидкой фазе были высшие полифенилы [274]. Выход полимера при у-облучении равен 0,33, при нейтронном облучении он составляет 0,38—0,98. Интересно заметить, что природа полимера, образовавшегося при у- и нейтронном облучении, различна [74]. Снятие ИК-спектров МИПБ, облученного у-лучами, показало наличие высокоинтенсивной полосы поглощения — примерно 12,60 мкм; в МИПБ, облученном нейтронами, интенсивность указанной полосы была невелика. Испытания МИПБ в петле реактора MTR при температуре облучения 260—370° С подтвердили его высокую радиационную стабильность [26]. По мере разложения образца и накопления в нем продуктов радиолиза происходит изменение некоторых физических свойств: увеличение плотности, вязкости, отношения С/Н и уменьшение температуры плавления [229].

Коэффициент термического расширения аморфной Si02, полученной при нейтронном облучении кварца, примерно равен коэффициенту плавленой аморфной Si02

ной фазы, образующейся при нейтронном облучении кварца, и обнаружил, что его величина эквивалентна коэффициенту термического расширения расплавленной аморфной Si02.

И. В. Батенин и др. ^[36] исследовали влияние облучения на механические свойства металлов. После облучения микротвердость всех исследованных металлов и сплавов повысилась. Однако относительное изменение твердости было неодинаковым для различных материалов. Авторами высказано предположение, что при нейтронном облучении упрочнение связано не только с возникновением дисперсной структуры зерна, но и с изменением свойств кристаллов в микрообластях, повышением сопротивления движению дислокаций. Изменение свойств в случае облучения обусловлено наличием точечных дефектов (типа «вакансия — внедренный /атом») и характером их распределения.

4) Внедрение космич. частицы внутрь тела сопровождается упругими колебаниями кристаллич. решетки, с чем связан тепловой эффект при облучении. По расчетам Ф. Зейтца при нейтронном облучении возможно местное повышение темп-ры до 10000°К за время порядка К)-11 сек. «Тепловой пик» вдоль пути внедряющейся частицы подобен «микроатомному взрыву», охватывающему миллионы атомов. Если атомы близки к поверхности, не исключено их испарение в момент образования «термического пика». Подсчеты показывают, что за время 10~п сек. металлы, имеющие энергию активации самодиффузии меньше 92000 кал/г-атом, а таких металлов большинство, успеют расплавиться в зоне «термич. пика». При этом весьма вероятна рекомбинация части дефектов Френкеля. Мн. тугоплавкие металлы (W, Мо, Та), несмотря на столь высокую темп-ру (10~4°К), просто не успеют расплавиться и для них маловероятна рекомбинация «пар Френкеля». Может быть, в этом одна из причин, почему молибден сильно охруп-чивается при облучении.

Лсзащитными свойствами от проникающих излучений. Органич. П содержат большие количества водорода (у полиэтилена концентрация водорода по объему на 16% выше, чем в воде), обладают малой остаточной активностью, удовлетворительной радиационной стойкостью и применяются как биологич. защита от нейтронного излучения. Механич. св-ва полиэтилена сохраняются при нейтронном облучении до 10" нейтронов/см2.

УГЛЕРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ НЕЙТРОННОМ ОБЛУЧЕНИИ!

Закономерности поведения графита можно качественно1 объяснить на основании модели радиационных дефектов. Известно, что в структуре графита при нейтронном облучении создаются два вида дефектов •— смещенные атомы и вакансии. Смещенные атомы обладают высокой подвижностью, и большая часть из них занимает вакантные места в решетке, а оставшиеся— образуют молекулярные комплексы. Размеры и число комплексов обусловлены прежде всего температурой облучения. Так, электронномикроскопические исследования показали, что при температуре облучения 150°С образуются равномерно распределенные скопления размером в 40 А. При температуре ниже 500° С, когда вакансии малоподвижны, число смещенных атомов в небольших скоплениях равно примерно числу вакансий.