Радиационных характеристик

К недостаткам метода следует отнести малую скорость утонения, нагрев образца и повреждение образца ионами. Исходную заготовку нужно сделать как можно более тонкой, используя механические или другие подходящие обработки. Малая скорость утонения приводит к низкой производительности препарирования. Если исходная заготовка имеет толщину 30 мкм, то потребуется '10—30 ч, чтобы получить достаточно тонкие образцы [253]. Температура нагрева образца невелика и вряд ли повлияет на тонкую структуру газотермических покрытий. Однако эффект нагрева нужно учитывать при анализе основного металла после упрочняющих обработок. Радиационные повреждения распространяются на малую глубину образца и внешне проявляются в виде множества светлых и темных точек, которые фиксируются на снимках структур.

* Критическая пороговая температура — температура, при достижении которой радиационные повреждения начинают существенно превышать некоторую приемлемую величину.

значительные изменения в образцах наступили лишь при интегральном потоке 1019 нейтрон/см2. При облучении у-лучами радиационные повреждения были также незначительны [145, 146]. Так, при дозе у-облучения 3-Ю10 эрг/'г выделение газообразных продуктов составило 0,01 см3/г на каждые 1010 эрг/г. Комплекс порфирина меди в бензоле разрушился на 88% при облучении у-лучами дозой 4,5-109 эрг/г.

Надо заметить, что радиационные повреждения силиконов в инертной атмосфере меньше, чем на воздухе. Если каучук во время облучения покрыт смазочными материалами или погружен в жидкое горючее или в гидравлические жидкости, то разрушение его, особенно в отсутствие воздуха в системе, уменьшается. При некоторых деформациях, например при растяжении, закручивании, срезе и распухании, радиационная стойкость понижается. С другой стороны, при сжатии радиационные нарушения могут уменьшаться.

Различные присадки, такие, как пигменты, пластификаторы и другие компоненты покрытий, а также тип обрабатываемой поверхности влияют на радиационную стойкость покрытий. Высокое содержание пигментов обычно увеличивает радиационную стойкость. Газовая сажа ингибирует радиационные повреждения, а двуокись титана, наоборот, ускоряет их. Защитные покрытия, особенно лаки, нанесенные на грунтовку, становятся хрупкими, а сцепление между ними и основным материалом ухудшается. Разрушение покрытий, нанесенных на сталь, начинается при меньших дозах, чем при нанесении на асфальт. Влажные покрытия менее устойчивы, чем сухие. Как показали исследования, покрытия «Алкалой» («Alkaloy») на фурановой основе и «Эпон» 395 на эпоксидной основе имеют хорошую химическую стойкость после облучения примерно до дозы 8,7х X1010 эрг/г. Модифицированная фенольная смола «Амфезив» 801 («Amphe-sive» 801) в результате облучения теряет стойкость к едкому натру, органическим растворителям и гексану. Облученный «Эпон» 1001 также теряет стойкость к гексану. «Эпон» 395 в результате у-облучения становится стойким к серной и соляной кислотам. Примерная радиационная стойкость отдельных покрытий показана в табл. 2.16.

кварца вращать плоскость поляризации показано на рис. 4.22. Следует отметить, что облучение, применявшееся Примаком для аллотропных модификаций Si02 в работе [178], содержит относительно быстрые нейтроны, что видно при сравнении радиационных нарушений в других веществах (обычно в графите или алмазе), полученных в различных ядерных реакторах. В работе [177] сделана попытка установить энергетический спектр нейтронов, наиболее ответственных за радиационные повреждения. Детальное изучение восстановления различных уже упоминавшихся свойств проведено Примаком [176,178] и не включено в настоящую работу.

Анализ полученных в этих экспериментах данных показал наименьшие радиационные эффекты кристаллов с резонансными частотами ниже 1 Мгц. У большинства высокочастотных кристаллов наблюдали уменьшение последовательной и параллельной резонансных частот более чем на 0,4%. Измерения в нестационарных радиационных полях показали, что указанные изменения появляются постепенно. Никакого видимого влияния мощности дозы облучения, которое могло бы привести, например, к скачкообразному изменению частоты, при изменении мощности реактора не наблюдали. Некоторое влияние мощности дозы наблюдали у низкочастотных кристаллов, причем частотные изменения были как положительными, так и отрицательными. В некоторых случаях отмечались радиационные повреждения различных кристаллодержателей. В частности, установлено, что излучение существенно влияет на стеклянные держатели.

В современных легководных реакторах (LWR) обеспечивается выгорание топлива в размере около 3,5 ГВт-сут/т. Предполагается, что значение, требуемое для экономичной эксплуатации реактора-размножителя, составляет около 100 ГВт-сут/т. Основным сдерживающим фактором достижения более высоких значений выгорания в легководных реакторах является падение реактивности реактора по мере уменьшения количества делящихся ядер, а в реакторах БН — радиационные повреждения твэлов.

В процессе эксплуатации наблюдалось распухание твэлов как в радиальном, так и в осевом направлениях. В результате распухания отмечалось снижение плотности ядерного топлива, что оказывало отрицательный эффект на реактивность, а радиальное распухание вызывало разрушение стальной оболочки. Радиационные повреждения были еще более ярко выражены, когда в топливо было включено небольшое количество плутония. Отмечалось очень сильное распухание при таких незначительных выгораниях, как 1 %, и температурах до 400 °С. Стало очевидным, что наиболее благоприятные условия для активной зоны реактора-размножителя — больший нейтронный поток и более высокие температуры. Это означает, что должны использоваться различные топливные материалы для достижения высоких уровней выгорания, которые требуются для получения требуемых экономических показателей по топливу.

Из рассмотрения процессов воздействия различных типов излучений высокой энергии на вещество, можно сделать общий вывод о том, что это воздействие сводится в конечном счете к образованию быстрых заряженных частиц, электронов или положительных ионов, т.е. к ионизации вещества. Радиационные повреждения в первую очередь вызываются именно этими вторичными заряженными частицами, поскольку они взаимодействуют с большим числом атомов, чем частицы первичного излучения. Как можно убедиться из приведенного ниже примера, процессы ионизации вещества имеют очень короткую временную шкалу.

По сечению ячейки изменение свойств графита также неодинаково вследствие зависимости радиационных эффектов как от энергии, так и от потока нейтронов. Максимальные изменения наблюдаются в слоях, близлежащих к каналам с урановой загрузкой, где поток быстрых нейтронов выше, спектр жестче, а температура минимальна. На периферии или около поглощающих стержней из-за несимметричного относительно оси ячейки потока повреждающих нейтронов радиационные повреждения в блоке будут несимметричны и неравномерны. В результате радиационные изменения свойств графита в объеме реактора распределены сложным образом. В периферийных районах, где температура ниже, происходит радиационный рост графита, который приводит к расширению этих участков кладки. Центральная часть реактора имеет температуру, при которой протекает процесс сжатия графита. Такое неравномерное по кладке формоизменение графита является причиной искривления каналов и всей конструкции в целом.

Для оптически гладкой границы раздела ее радиационные характеристики могут быть найдены, если известны оптические параметры обеих сред. В случае оптически шероховатой поверхности определение ее радиационных характеристик весьма затруднительно вследствие отмеченной сложности явлений и многообразного характера шероховатостей. В связи с этим теоретические исследования радиационных характеристик шероховатых поверхностей -предприняты лишь для простейших случаев и основным методом их определения на сегодняшний день является эксперимент.

задании поля температур и радиационных характеристик по объему среды и на граничной поверхности.

в) Уравнения энергии радиационного теплообмена. Найдя из решения вышеприведенных уравнений (при условии задания поля температур и радиационных характеристик по объему и на граничной поверхности) поле спектральной интенсивности излучения ^v(s), можно путем соответствующего интегрирования этой величины по всем направлениям определить различные характеристики поля излучения. Наиболее существенными из этих характеристик являются объемная плотность энергии спектрального^излучения f/v и вектор спектпя.пьного пото Kaj излучения qv, определяемыёГпо (1-78) и (1-86).

Для всех реальных случаев из-за очень большой скорости распространения излучения всех частот cv время прохождения излучения между любыми двумя точками системы //cv оказывается ничтожно малым. Поэтому с большой степенью точности можно пренебречь изменением всех радиационных характеристик за этот промежуток времени и принять их равными величинам, относящимся к рассматриваемому моменту времени г. Вследствие такого допущения, выполняющегося с большой степенью точности, выражение (3-25) упрощается:

с выражениями величин в (3-39)], а являются задаваемыми функциями, не зависящими от частоты. В соответствии с законом Кирхгофа для серой непрозрачной поверхности имеет место следующее соотношение радиационных характеристик (принимая гипотезу локального термодинамического равновесия):

В том случае, если среда и граничная поверхность являются серыми, уравнения (3-42) и (3-43) остаются в том же написании, но при определении радиационных характеристик (a', k', с, а и к) отпадает необходимость в интегрировании по всему спектру соответствующих спектральных параметров среды и поверхности, поскольку все они не будут зависеть от частоты.

При задании температуры -граничной поверхности и се радиационных характеристик граничные условия находятся из следующих уравнений. Первое уравнение (3-22), связывающее поверхностные плотности падающего, эффективного и равновесного излучения, было получено ранее и имеет вид:

Приравняв правые части (4-10) и (4-16), получим окончательное уравнение граничных условий для дифференциально-разностного приближения при задании температуры и радиационных характеристик поверхности:

Все они зависят от распределения интенсивности по различным направлениям и являются функционалами температурного поля и поля радиационных характеристик в объеме среды и на граничной поверхности. В общем случае характер изменения этих коэффициентов

Граничные условия к этим системам уравнений так же, как и в случае спектрального излучения, могут быть заданы либо в виде температуры и радиационных характеристик граничных поверхностей, либо в виде полной поверхностной плотности результирующего излучения. Математические уравнения граничных условий для полного излучения могут быть получены на основании аналогичных выражений для спектрального излучения.

Определяя из совместного решения (4-28) и (4-29) величины ?Пад и Еаф, находя выражение ?рез=?'пад — ЕЭф и приравнивая затем его правой части (4-27), после всех преобразований получаем уравнение граничных условий при задании температуры и радиационных характеристик поверхности: