Модель формозміни ізотропного і анізотропного графіту під дією високих температур і флюенсів нейтронного опромінення
Анотація
Запропоновано модель для опису формозміни ізотропного і анізотропного графіту під дією високих температур і високих флюенсов нейтронного опромінювання. Модель заснована на новому підході, який використовує такі положення: опис навколопорової околиці в графіті як твердого розчину із застосуванням теорії фазових перетворень першого роду; розгляд нової фази, як сфероїдальної пори малого ексцентриситету, сплюсненої вздовж напрямку найбільшої напруги; облік кластерізації атомів вуглецю при флюенсах більше . Неізотропність графіту характеризується різними розмірами пор, відмінними значеннями коефіцієнтів дифузії, довжинами пробігів, атомів графіту уздовж і поперек об’єму зразка, які в свою чергу залежать від температури зразка. Запропоновано, що початковим елементом, на основі якого буде формуватися нова фаза, є сфероїдальна пора малого ексцентриситету, сплюснута вздовж напрямку найбільшої напруги. Отримано кінетичне рівняння, що описує дифузію пір під впливом високих температур і інтенсивних потоків нейтронів. Спочатку пори знаходяться в полі орієнтованих уздовж і поперек зразка заданих напружень. Внесок дифузійних процесів, обумовлений складовою, пропорційною функції розподілу пор у зразку, а дія нейтронного потоку описується додатковою складовою в кінетичному рівнянні. Отримане кінетичне рівняння для анізотропного графіту може бути перетворено для ізотропного графіту. Для ізотропного і анізотропного графіту отримані модельні рішення, які характеризують зміну його об’єму з часом при впливі потоку нейтронів і високої температури. Показано, що величина зміни відносного об'єму реакторного графіту для ізотропного графіту перевищує аналогічну величину для анізотропного графіту. Отримано теоретичне підтвердження закономірності розпухання анізотропних графітів під впливом великих флюенсів нейтронів і в полі високих температур, раніше отримані іншими авторами: поздовжнє стиснення зразків анізотропних графітів відповідає зміні лінійних розмірів ізотропних графітів; поперечне стиснення зразків анізотропних графітів виявляється менше змінення поздовжніх лінійних розмірів ізотропних графітів.
Завантаження
Посилання
M.I. Heggie, I. Suarez-Martinez, C. Davidson and G.H. Buckle, Journal of Nuclear Materials. 413, 150–155 (2011), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2011.04.015
S.V. Panyukov, A.V. Subbotin and M.V. Arzhakov, Journal of Nuclear Materials. 439, 72–83 (2013), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2013.03.070
Tim Burchell, (2012), e-print in: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.565.2836&rep=rep1&type=pdf
Irradiation Damage in Graphite due to Fast Neutrons in Fission and Fusion Systems, IAEA-TECDOC-1154, (IAEA, Vienna, 2000), pp. 184, retrieved from: http://www-pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/te_1154_prn.pdf
Gerd Haag, http://juser.fz-juelich.de/record/49235/files/Juel_4183_Haag.pdf
T.D. Burchell and L.L. Snead, Journal of Nuclear Materials. 371, 18–27 (2007), https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.05.021
B.J. Marsden, http://www.iaea.org/inis/collection/NCLCollectionStore/_Public/28/008/28008803.pdf
T.D. Burchell, K.I. Murty and J. Eapen, JOM, 62, 93-99 (2010), https://doi.org/10.1007/s11837-010-0145-0.
I.M. Lifshitz and V.V. Slyozov, The kinetics of precipitation from supersaturated solid solutions, J. Phys. Chem. Solids, 19(1 2), 35 (1961), https://doi.org/10.1016/0022-3697(61)90054-3.
V.V. Slezov, Journal of colloid and interface science, 255, 274-292 (2002), https://doi.org/10.1006/jcis.2002.8610.
B.V. Borts, S.F. Skoromnaya and V.I. Tkachenko, The Journal of Kharkiv National University, physical series “Nuclei, Particles, Fields”, 946, 81-89 (2011), http://nuclear.univer.kharkov.ua/lib/946_1(49)_11_p81-89.pdf. (in Russian).
W.J. Gray, Carbon, 11, 383-386 (1973), https://doi.org/10.1016/0008-6223(73)90078-X.
K. Niwase, Philosophical Magazine Letters, 82, 401-408 (2002), https://doi.org/10.1080/09500830210137416.
K. Niwase, Phys. Rev. B, 52, 15785 (1995), https://doi.org/10.1103/PhysRevB.52.15785.
K. Niwase, K. Nakamura, T. Shikama and T. Tanabe, Journal of Nuclear Materials, 170, 106-108 (1990), https://doi.org/10.1016/0022-3115(90)90332-H.
B.A. Gurovich, K.E. Prihod'ko, Problems of atomic science and technology, ser.: Physics of Radiation Effect and Radiation Materials Science, 1(65)-2(66), 156-164 (1997). (in Russian)
B. Rand, P. Bowen, J.F. Knott and B.J. Marsden, in: GTAC Report R39 (2010).
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
