Радиационной пористости

Имеющиеся в литературе данные о ползучести графита относятся к высокотемпературной области — выше 2000° С. Эта обусловлено в первую очередь тем, что скорость ползучести графита при указанной температуре достаточно высока и для проведения эксперимента требуется не слишком много времени. Однако рассмотрение высокотемпературной ползучести может быть полезно, в частности, для понимания закономерностей радиационной ползучести.

Для определения радиационной ползучести графита в описанных выше вертикальных каналах могут быть испытаны образцы под нагрузкой. Сжимающая нагрузка создается расположенными вне активной зоны свинцовыми грузами, пе-

•одновременном действии облу- * " чения и нагрузки при радиационной ползучести изменение

Исследование радиационной ползучести графитовых материалов имеет большое значение как для правильного практического их использования, так и для понимания механизма радиационного повреждения. Графит, так же как и уран, обладает

Поэтому деформация радиационной ползучести графитовых образцов, облучавшихся в одной кассете, должна рассчитываться по формуле

Погрешность определения деформации радиационной ползучести обусловлена неоднородностью материала по прочности, степени совершенства кристаллической структуры, текстуры. Наряду с этим имет место некоторая неточность в определении величины передаваемой на каждый образец нагрузки, темпе-оатуры и флюенса нейтронов при работе реактора на разных

В ранних работах по исследованию радиационной ползучести были получены скорости ползучести для различной температуры испытания. Так, для облучения при 70—80° С и сжимающей нагрузки 70 кгс/см2 деформация ползучести составила 0,7—0,8% при флюенсе Ю20 нейтр./см2 [181]. При более высокой

В работе [213, р. 266] отмечено, что переходная стадия радиационной ползучести описывается логарифмической или экспоненциальной зависимостью, связывающей относительную деформацию с флюенсом. Основываясь на полученных экспериментальных данных, установлена линейная зависимость скорости ползучести от приложенного напряжения.

На рис. 3.38 в качестве иллюстрации приведены кривые деформации радиационной ползучести для ряда отечественных графитовых материалов, отличающихся свойствами и прежде всего текстурой (табл. 3.15).

Установленная в работе [60, с. 73] зависимость деформации неустановившейся радиационной ползучести графита от приложенного напряжения в степени 1,8 соответствует такой же зависимости для деформации термической ползучести при растягивающих нагрузках в интервале температуры 2000—2800° С [59, с. 63].

Рис. 3.41. Зависимость приведенной к единице прочности и нагрузки радиационной ползучести графита марки КПГ от флюенса. Испытания при плотности потока:

Информация о радиационном распухании материалов и закономерностях развития радиационной пористости поступает из следующих источников: исследование опытных образцов материалов, облученных в быстром реакторе; исследование оболочек экспериментальных стержневых твэлов; исследование элементов конструкции активной зоны быстрых реакторов; эксперименты по ионному и электронному облучению; математическое моделирование и теоретическое исследование процессов взаимодействия падающей частицы б атомами вещества и отжига образующихся при этом точечных дефектов.

К экспериментальным недостаткам нейтронного облучения, как метода создания радиационной пористости для изучения закономерностей ее развития относятся малая скорость генерации точечных дефектов (порядка 10~6 с/а • с); невозможность дифференциально исследовать вклад многочисленных факторов, управляющих формированием пор в материалах (в частности, при нейтронном облучении материалов невозможно предотвратить генерацию гелия, и водорода и исследовать развитие чисто вакансионной пористости); сложность проведения облучения до высоких доз при контролируемых условиях облучения; значительная наведенная активность, исследуемых объектов при облучении флюенсом порядка 1022— 1023 н/см2.

Вакансионное пересыщение, обусловленное неадекватностью взаимодействия межузельных атомов и вакансий с полем напряжения краевых дислокаций и проявляющееся в развитии вакан-сионной пористости [11, 12], возникает при облучении любыми частицами, способными привести к смещению атомов. Нейтронное облучение не является единственным инструментом создания радиационной пористости; в дополнение к нему были разработаны методы ускоренного создания радиационной пористости — облучение на ускорителях и в высоковольтных электронных микроскопах [13, 14).

Единственный метод, позволяющий исследовать зарождение и рост пор непосредственно в процессе облучения, — облучение в высоковольтном электронном микроскопе (ВВЭМ). При этом можно исследовать динамику развития индивидуальных пор; взаимосвязь дислокационной структуры, ее подвижности и развития радиационной пористости; взаимосвязь распада твердого раствора в процессе облучения, выделений и развития радиационной пористости; развитие пор, созданных ранее — при предварительном облучении нейтронами или ионами.

Изучение нейтронного повреждения проводится при достижении некоторой дозы — характерные особенности зарождения пор выводятся из исследования пространственного распределения пор, распределения пор по размерам, концентрации характерных пор. Исследование образцов, облученных при нескольких температурах и до различных доз, позволяет проследить за эволюцией радиационной пористости о температурой облучения и дозой. Выводы о механизме зарождения пор основаны на сопоставлении характерных особенностей зарождения пор и закономерностей развития радиационной пористости, полученных при экспериментальном исследовании объектов, с ожидаемыми из теоретических моделей зарождения пор.

§ 3. Закономерности развития радиационной пористости 125

§ 3. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ РАДИАЦИОННОЙ ПОРИСТОСТИ

С выполнением кинетического и термодинамического условий развития радиационной пористости связано наличие нижнего (Тн) и верхнего (ТБ) температурных пределов порообразования: поры зарождаются и растут в интервале температур, в котором как меж-узельные атомы, так и вакансии достаточно подвижны и термически равновесная концентрация вакансий относительно низкая. Оба параметра (Та и ТВ) входят в функцию F (п.), характеризующую зависимость распухания от температуры облучения (см. уравнение (5.8)) [30]:

§ 3. Закономерности развития радиационной пористости

§ 3. Закономерности развития радиационной пористости

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что насыщение распухания с дозой скорее частная, чем общая, закономерность развития радиационной пористости. Так, в случае облучения отожженной стали 316 ионами никеля распухание достигает 170% при 627° С и дозе 600 с/а без признаков насыщения [791.