Радиационного повреждения

Схема радиационного пирометра показана на рис. 4.

Существенное влияние на показания радиационного пирометра оказывает состояние поверхности контролируемого объекта, поскольку оно связано с его излучательной способностью.

В табл. 8 приведены данные о величине поправок к показаниям радиационного пирометра в зависимости от излучательной способности объекта.

Закон обратной пропорциональности квадрату расстояния тем менее применим, чем больше размеры источника излучения по сравнению с расстоянием г. Это взаимоотношение нетрудно проследить расчетным путем. В пределе для бесконечно большого источника облучательная способность от расстояния не зависит. Именно на этом факте основано измерение температуры при помощи радиационного пирометра; показания пирометра не зависят от расстояния до тех пор, пока поверхность, температура которой измеряется, покрывает все поле зрения пирометра.

Закон обратной пропорциональности квадрату расстояния тем менее применим, чем больше размеры источника излучения по сравнению с расстоянием г. Это взаимоотношение нетрудно проследить расчетным путем. В пределе для бесконечно большого источника облучательная способность от расстояния не зависит. Именно на этом факте основано измерение температуры при помощи радиационного пирометра; показания пирометра не зависят от

Болометры — это приемники инфракрасного излучения, действие которых основано на изменении сопротивления металла или полупроводника от температуры., В отличие от радиационного пирометра в качестве чувствительного элемента используются такие материалы, как платина и полупроводники (соответственно напыленный болометр и полупроводниковый). Высокочувствительный приемный элемент (толщиной 30—40 мкм) заключают в стеклянный баллон, в котором поддерживается определенное давление воздуха, с окном из прозрачного материала (кварцевого стекла), пропускающего излучение лишь той области спектра, для измерения температуры которой предназначен болометр.

Тогда, подставляя (29) в (28), получаем формулу для расчета показаний пирометра полного излучения (радиационного пирометра)

Система автоматического регулирования горения, помимо расходомеров, манометров и других приборов, включает также: регулятор доменного газа, поддерживающий постоянным установленный расход газа; регулятор соотношения количества коксового и доменного газов (автоматически поддерживающий определенное соотношение доменного газа и коксового, т. е. калорийность смеси); регуляторы соотношения воздуха и коксового газа и воздуха и доменного газа (поддерживающие заданный избыток воздуха, необходимый для полного сгорания газов). Система автоматического контроля температуры свода печи состоит из радиационного пирометра, реле времени, исключающего возможность влияния неточности пирометра при контроле подачи топлива в печь, и из исполнительного механизма. Давление в рабочем пространстве печи поддерживается на уровне 2—2,5 мм водяного столба при помощи соответствующего регулятора давления. Перекидка клапанов полностью автоматизирована.

Принцип действия радиационного пирометра основан на измерении интегральной энергии излучения, пропорциональной 4-й степени температуры тела. Основой радиационного пирометра является телескоп, состоящий из теплоприемника и оптической системы, концентрирующей на теплоприемник суммарный лучистый поток тела, температура которого подлежит измерению. Теплоприемником обычно служат несколько термопар, соединенных последовательно в термобатарею. Градуировку пирометров производят по абсолютно черному телу с коэффициентом лучеиспускания (черноты) е = 1 При измерении температуры реальных физических тел е < 1, поэтому пирометр показывает радиационную температуру Тр меньшую, чем истинная температура тела Т, которая может быть определена по формуле

В качестве вторичных приборов для измерения термо-ЭЦС батареи радиационного пирометра используют милливольтметры и электронные потенциометры.

Если же сильно нагретое тело вынуть из печи, то от его поверхности будет исходить тепловой поток, практически равный потоку собственного излучения, которое меньше черного. В этом случае радиационный пирометр, направленный на это тело, покажет температуру Гр, называемую радиационной температурой, которая численно будет меньшей действительной температуры тела. Для определения этой действительной температуры тела в показания радиационного пирометра, градуированного по излучению черного тела, следует внести соответствующую поправку. Если известна его интегральная степень черноты е, то величина поправки определяется из следующего уравнения связи действительной и радиационной температуры тела:

способности' ткани от энергии электронов. Для сравнения заметим, что глубина проникновения протонов с энергией 10 МэВ в мягкую ткань (средний линейный пробег) составляет 0,12 см. В качестве удобной меры, позволяющей сравнивать степень радиационного повреждения вещества при воздействии на него различных ионизирующих частиц с разной энергией, предложено использовать величину линейной передачи энергии /,д , выражаемую как отношение энергии dE, кэВ, локально переданной среде ионизирующей частицей вследствие столкновения на элементарном пути dl, к длине этого пути, мкм, (ЛЭП). Средние значения /,ддля различных частиц и энергий приведены в табл. 14.3.

Эксперименты подтверждают основные положения описанного механизма дефектообразования. Однако переход точечных дефектов в Йолее сложные образования, одновременное присутствие в облученном материале дефектов разного типа и другие явления усложняют картину получаемых результатов. -Модели радиационного повреждения, как правило, основаны на рассмотрении (концентрации дефектов, которая обычно не может быть измерена непосредственно, поэтому важным является вопрос о соотношении между свойствами и их изменениями, наблюдаемыми экспериментально, и концентрацией дефектов. Еще одно затруднение состоит в том, что дефекты различного типа (межузельные атомы, вакансии, комплексы и т. п.) различным образом влияют на те или иные свойства материа-.ла. Поэтому полная картина радиационных нарушений 'может быть рассмотрена только для определенного материала в каждом конкретном случае.

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

Для устранения последствий радиационного повреждения графита было предложено и осуществлено несколько вариантов периодического отжига графитовых кладок. В реакторе ВЕРО, например, нагревание кладки производили посредством подачи горячего воздуха при остановленном реакторе [226, № 303]. Разогрев газа можно производить, изменяя его циркуляцию таким образом, чтобы после выхода из активной зоны часть газа, минуя теплообменник, прокачивалась через каналы в графите, нагревая его до температуры отжига [91]. Другой вариант повышения температуры кладки заключается в уменьшении теплосъема в графите в результате понижения скорости циркуляции газа на малой мощности реактора [226, № 1805]. Отжиг при температуре выше рабочей может продолжаться в течение нескольких суток. Однако, как показала авария в Уиндскейле [168], вследствие которой реактор № 1 был выведен из строя, и большое количество радиоактивных продуктов было выброшено на окружающую территорию, отжиг радиационных дефектов непосредственно в реакторе — операция весьма опасная. Накопленная энергия Вигнера не будет опасна при высокотемпературном облучении графита (>300СС). Поэтому в реакторах с повышенной температурой графита не существует опасности значительного накопления запасенной энергии.

52. Клименков В. И., Золотухин В. И. Механизм радиационного повреждения и ресурс конструкционных графитов при высоких температурах и нейтронных потоках.— «Атомная энергия», 1971, т. 30, с. 231.

корение процессов разрушения. При этом эффект радиационного повреждения не воспроизводится путем предварительного облучения образцов и последующего испытания при циклическом механическом и тепловом нагружении, что требует постановки внутриреакторных испытаний статическими и повторными нагрузками. Наиболее существенным при этом оказьтается учет снижения пластичности за счет накопления радиационных повреждений.

С развитием атомной энергетики материалы основных элементов реакторов (твэлы, пэлы, датчики системы управления и т. п.) работают во все более высоких потоках излучения, в сложнонапряжен-ном состоянии при высоких температурах, а масштабы промышленного использования реакторов непрерывно увеличиваются. В связи с этим значение вопросов физики радиационных повреждений непрерывно возрастает. В сферу исследований вовлекаются все больше исследователей, новых методов и оборудования. Это повышает значение организационного плана. С целью улучшения организации работ институтов Академий наук и Госкомитета по использованию атомной энергии, ведущих исследования в области физики радиационных повреждений, в СССР разработан и реализуется комплексный корреляционный эксперимент, основной задачей которого является выработка общего подхода к постановке, проведению и в определенной мере к интерпретации результатов исследований по различным проблемам физики радиационного повреждения и радиационного материаловедения. Корреляционный эксперимент предполагает следующее:

Структура радиационного повреждения, вызванного большим числом сторонних частиц, зависит от структуры эмбрионального повреждения, плотности потока и распределения по скоростям сторонних частиц и дозы облучения.

Если плотность потока сторонних частиц и доза облучения достаточно малы, чтобы вероятность прохождения каскадов по областям ранее образованных эмбриональных повреждений была пренебрежимо мала, то структура радиационного повреждения, образованно-

Взаимодействие сторонних частиц и ПВА со средой в общем случае представляет собой очень сложный процесс коллективного взаимодействия одновременно большого числа частиц различных видов. Поэтому единственно возможным путем адекватного описания этого процесса является построение моделей, доступных для исследования и дающих удовлетворительное согласие с экспериментом. Из-за большого разнообразия частиц, участвующих в создании радиационных повреждений как в реальных условиях, так и в экспериментах по имитации реакторного облучения на ускорителях, а также из-за качественного различия характера взаимодействия при высоких и низких энергиях должно существовать несколько моделей. Но поскольку большую часть частиц, участвующих в создании радиационного повреждения, составляют, как правило, тяжелые ионы с начальными энергиями порядка 1 кэВ и выше, то в качестве основы удобно сформулировать физические допущения, формирующие модель взаимодействия тяжелых заряженных частиц с веществом. Все остальные модели будут учтены путем указания пределов применимости основных допущений и тех, к которым следует переходить в случаях неприменимости основных.

включаются более чем два атома одновременно. Такие процессы учитываются методом возмущений (см. импульсное приближение). Во-вторых, при уменьшении энергии движущегося атома ниже предела порядка 1 кэВ частота столкновений резко возрастает и взаимодействие приобретает существенно коллективный характер. В этом случае процесс передачи энергии решетки и ее радиационного повреждения может рассматриваться как быстрый термический процесс в малом объеме, в котором вещество находится в состоянии жидкости или плотного газа. Такая модель развита Бринкмэном [2] и названа теорией теплового пика и пика смещений. Кроме того, эта область энергий в настоящее время интенсивно исследуется методом моделирования на ЭВМ.