Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials

Self-irradiation damages resulting from fission processes are common phenomena observed in nuclear fuel containing (NFC) materials. Numerous α-decays lead to local structure transformations in NFC materials. The damages appearing due to the impacts of heavy nuclear recoils in the subsurface layer...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Видавець:Інститут фізики конденсованих систем НАН України
Дата:2017
Автори: Patsahan, T., Taleb, A., Stafiej, J., Holovko, M., Badiali, J.P.
Формат: Стаття
Мова:English
Опубліковано: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 2017
Назва видання:Condensed Matter Physics
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/157112
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Цитувати:Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials / T. Patsahan, A. Taleb, J. Stafiej, M. Holovko, J.P. Badiali // Condensed Matter Physics. — 2017. — Т. 20, № 3. — С. 33003: 1–11. — Бібліогр.: 46 назв. — англ.

Репозиторії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-157112
record_format dspace
spelling irk-123456789-1571122019-06-20T01:28:49Z Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials Patsahan, T. Taleb, A. Stafiej, J. Holovko, M. Badiali, J.P. Self-irradiation damages resulting from fission processes are common phenomena observed in nuclear fuel containing (NFC) materials. Numerous α-decays lead to local structure transformations in NFC materials. The damages appearing due to the impacts of heavy nuclear recoils in the subsurface layer can cause detachments of material particles. Such a behaviour is similar to sputtering processes observed during a bombardment of the material surface by a flux of energetic particles. However, in the NFC material, the impacts are initiated from the bulk. In this work we propose a two-dimensional mesoscopic model to perform a stochastic simulation of the destruction processes occurring in a subsurface region of NFC material. We describe the erosion of the material surface, the evolution of its roughness and predict the detachment of the material particles. Size distributions of the emitted particles are obtained in this study. The simulation results of the model are in a qualitative agreement with the size histogram of particles produced from the material containing lava-like fuel formed during the Chernobyl nuclear power plant disaster. Самоопромiнення, що виникає внаслiдок процесiв подiлу радiоактивних елементiв, є звичним явищем, яке спостерiгається в радiоактивних паливовмiсних матерiалах (ПВМ). Численнi α-розпади призводять до перетворення локальної структури ПВМ. Ушкодження, якi виникають за рахунок ударiв вiддачi осколкiв подiлу важких ядер в приповерхневому шарi, можуть спричинювати вiдокремлення частинок матерiалу. Така поведiнка є подiбною до процесу розпилення, яке спостерiгається пiд час бомбардування поверхнi матерiалу потоком енергетичних частинок. Проте, в ПВМ удари iнiцiюються в об’ємi матерiалу. В цiй роботi ми пропонуємо двовимiрну мезоскопiчну модель, з метою здiйснення стохастичного комп’ютерного моделювання процесiв руйнування, що виникають в приповерхневiй областi ПВМ. Ми описуємо ерозiю поверхнi матерiалу, змiну її шорсткостi з часом i передбачаємо вiдокремлення частинок матерiалу. У цьому дослiдженнi отримано розподiли розмiрiв вiдокремлених частинок. Результати комп’ютерного моделювання якiсно узгоджуються iз гiстограмами розмiрiв розпилених частинок спостережених в лавоподiбних паливовмiсних масах, якi сформувалися пiд час Чорнобильської катастрофи. 2017 Article Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials / T. Patsahan, A. Taleb, J. Stafiej, M. Holovko, J.P. Badiali // Condensed Matter Physics. — 2017. — Т. 20, № 3. — С. 33003: 1–11. — Бібліогр.: 46 назв. — англ. 1607-324X PACS: 02.50.-r, 23.70.+j, 05.50.+q, 46.50.+a, 46.65.+g DOI:10.5488/CMP.20.33003 arXiv:1712.01094 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/157112 en Condensed Matter Physics Інститут фізики конденсованих систем НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language English
description Self-irradiation damages resulting from fission processes are common phenomena observed in nuclear fuel containing (NFC) materials. Numerous α-decays lead to local structure transformations in NFC materials. The damages appearing due to the impacts of heavy nuclear recoils in the subsurface layer can cause detachments of material particles. Such a behaviour is similar to sputtering processes observed during a bombardment of the material surface by a flux of energetic particles. However, in the NFC material, the impacts are initiated from the bulk. In this work we propose a two-dimensional mesoscopic model to perform a stochastic simulation of the destruction processes occurring in a subsurface region of NFC material. We describe the erosion of the material surface, the evolution of its roughness and predict the detachment of the material particles. Size distributions of the emitted particles are obtained in this study. The simulation results of the model are in a qualitative agreement with the size histogram of particles produced from the material containing lava-like fuel formed during the Chernobyl nuclear power plant disaster.
format Article
author Patsahan, T.
Taleb, A.
Stafiej, J.
Holovko, M.
Badiali, J.P.
spellingShingle Patsahan, T.
Taleb, A.
Stafiej, J.
Holovko, M.
Badiali, J.P.
Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials
Condensed Matter Physics
author_facet Patsahan, T.
Taleb, A.
Stafiej, J.
Holovko, M.
Badiali, J.P.
author_sort Patsahan, T.
title Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials
title_short Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials
title_full Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials
title_fullStr Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials
title_full_unstemmed Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials
title_sort stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials
publisher Інститут фізики конденсованих систем НАН України
publishDate 2017
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/157112
citation_txt Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials / T. Patsahan, A. Taleb, J. Stafiej, M. Holovko, J.P. Badiali // Condensed Matter Physics. — 2017. — Т. 20, № 3. — С. 33003: 1–11. — Бібліогр.: 46 назв. — англ.
series Condensed Matter Physics
work_keys_str_mv AT patsahant stochasticsimulationofdestructionprocessesinselfirradiatedmaterials
AT taleba stochasticsimulationofdestructionprocessesinselfirradiatedmaterials
AT stafiejj stochasticsimulationofdestructionprocessesinselfirradiatedmaterials
AT holovkom stochasticsimulationofdestructionprocessesinselfirradiatedmaterials
AT badialijp stochasticsimulationofdestructionprocessesinselfirradiatedmaterials
first_indexed 2023-05-20T17:51:18Z
last_indexed 2023-05-20T17:51:18Z
_version_ 1796154235489878016