Радиационное охрупчивание

Сочетание особенностей городского микроклимата служит причиной того, что возникают туманы — явление, характерное для больших городов. Существуют два основных механизма возникновения туманов: радиационное охлаждение приземного слоя воздуха до температуры, лежащей ниже точки росы; расслоение холодного сухого и более теплого влажного воздуха. Нет оснований пользоваться законами термодинамики, чтобы описать процесс образования капель воды из водяного пара — ведь идеальный газ даже не переходит в жидкую фазу! Туман, дождь, облака образуются только при наличии ядер конденсации (обычно — твердых частиц). В воздушном бассейне города таких частиц хватает с избытком, и они активно участвуют в образовании капель. Модификация нормального режима ветра под влиянием городской застройки замедляет процессы перемешивания и рассеяния, в результате чего вероятность образования тумана становится еще выше.

дяных капель происходит менее интенсивно. Самые плотные туманы чаще наблюдаются в долинах, где циркуляция воздуха недостаточна, почва влажная, а радиационное охлаждение в ночное время происходит быстро. В долине Сан-Хоакин (центральная часть штата Калифорния) подобная ситуация нередка зимой, когда плотные туманы держатся иногда свыше 15 сут, прежде чем их развеет сильный морской бриз. По крайней мере, хоть это метеорологическое явление, характерное для долин, которые почти всегда находятся в сельской .местности, можно не приписывать особенностям крупных городов Калифорнии. В США есть, однако, районы, где воздействия на климат наблюдаются в сельской' местности, . расположенной с подветренной стороны по отношению к зонам с высокой плотностью населения.

1-4. Радиационное охлаждение

Радиационное охлаждение

Радиационное охлаждение

Интересно отметить, что все перечисленные выше эффекты оказывают сильное влияние на зависимость радиационного теплового потока qR от скорости полета. Если расчеты по модели прозрачного сжатого слоя с постоянными параметрами показывали, что радиационный поток qR возрастает пропорционально скорости полета в десятой степени: qR~ V1^, то согласно последним данным, учитывающим несерое самопо-глощение и радиационное охлаждение, показатель степени при скорости полета лежит между 3 и 5.

1-1. Поглощение и накопление тепла конденсированными веществами 11 1-2. Конвективное охлаждение 13 1-3. Массообменный принцип охлаждения14 1-4. Радиационное охлаждение 18 1-5. Электромагнитное регулирование теплообмена 22 1-6. Охлаждение тел за счет физико-химических превращений на их поверхности 23

Впервые радиационное охлаждение было предложено проф. Н. А. Ге-

чина отпотевания — радиационное охлаждение груза со стороны по-

1 — сдвижной сопловой насадок; 2 — радиационное охлаждение; 3 — ввод водородной за-весы; 4 — камера сгорания; 5 — углеводородная подсистема; 6 — топливный клапан; 7 — преднасосы; 8 — кислородная подсистема; 9 — магистраль наддува бака; 10 — газогенератор; // — водородная подсистема.

Пневмогидравлическая схема первого ЖРД представлена на рис. 109. Его расчетная тяга у земли 3160 кН. В качестве горючих используются жидкий водород и RJ-5 (синтетическое углеводородное горючее с плотностью, на 35% превышающей плотность керосина). Тяга двигателя в пустоте — 3466 кН для углеводородного горючего и 3770 кН для водорода. В обоих случаях двигатель работает при высоком (порядка 20 МПа) давлении в камере сгорания, но со степенью расширения сопла 8 = 35 для углеводородного горючего и е=200 для водорода. Интересной особенностью этого двигателя является охлаждение камеры сгорания и начального участка сопла (до степени расширения 35) окислителем — жидким кислородом. Возможность реализации этой концепции доказана испытаниями экспериментального ЖРД тягой 50 кН. Сдвижной насадок сопла, используемый только при переходе на водород, допускает радиационное охлаждение при небольшой водородной завесе. Указывается на следующие достоинства этой концепции двигательной установки:

параметров. Понижение пластичности стали связано с уменьшением равномерной деформации при температурах ниже 500° С. При более высоких температурах оно вызывается разрушением по границам зерен (высокотемпературное радиационное охрупчивание). Предельно низкая деформация при разрыве наблюдалась после облучения флюенсом 10аз н/сма [1]. Прогресс в этой области тормозится недостаточным пониманием механизмов пластической деформации и разрушения в отсутствие облучения, а также еще меньшим пониманием влияния возникающих под облучением дефектов на эти механизмы.

* НТРО и ВТРО — низко- и высокотемпературное радиационное охрупчивание.

проявляться такие явления, как ускоренная радиационная ползучесть, высокотемпературное радиационное охрупчивание и др.

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ РАДИАЦИОННОЕ ОХРУПЧИВАНИЕ

ВТРО было открыто сравнительно недавно — в 1963 г.— одновременно советскими и зарубежными исследователями [98]. Это явление заключается в значительном и необратимом снижении пластичности облученного материала при его испытании при температурах выше 0,5 Тпл . ВТРО наблюдали на аустенитных сталях [1 _ 8, 13—24, 27—43, 55—72], никеле и его сплавах [6, 9, 13, 18, 21, 23, 25, 26, 33, 36], алюминии [32], ванадии [101, меди и ее сплавах [52], ферритных сталях [21, 39, 44] и др. Высокотемпературное радиационное охрупчивание проявляется только на поликристаллических материалах; на монокристаллах это явление не наблюдается [25], что свидетельствует о связи ВТРО с процессами, происходящими на границе зерен. Действительно, материалы, на которых наблюдается ВТРО, разрушаются преимущественно по границам зерен. Высокотемпературное радиационное охрупчивание в отличие от обычного низкотемпературного радиационного охрупчивания не может быть устранено длительным отжигом при высоких температурах.

Глава 4. Высокотемпературное радиационное охрупчивание

ченных в экспериментах на реакторах. В материалах, облученных в реакторах, в результате нейтронного и у-облучения образуются различные дефекты, их скопления, комплексы дефектов, продукты ядерных реакций. Это обстоятельство затрудняет выделение основных причин, ответственных за высокотемпературное радиационное охрупчивание. Поэтому необходимы эксперименты, в которых изучалось бы отдельно влияние каждого из типов дефектов на потерю пластичности материалов. С этой целью использовали широкий набор пучков таких заряженных частиц.

Изменение пластичности никеля и стали ОХ16Н15МЗБ, облученных электронами с энергией выше и ниже порога ядерных реакций, протонами и а-частицами, приведено на рис. 35 и 36 [26]. Видно, что высокомолекулярное радиационное охрупчивание

Глава 4. Высокотемпературное радиационное охрупчивание

из полученных экспериментальных результатов следует, что радиационные дефекты не могут быть ответетвенными за высокотемпературное радиационное охрупчивание.

оставшийся тритий удаляют из образцов отжигом в высоком вакууме. Как показали испытания образцов, насыщенных гелием по такой технологии, при этом также наблюдается высокотемпературное радиационное охрупчивание.