Анализ радиационного растворения ДУО-частиц ферритомартенситных сталей
Дисперсионно-упрочненные оксидами сверхразмерных элементов ферритомартенситные сплавы, полученные методом механического сплавления (МА/ODS), являются привлекательными для использования в ядерных реакторах деления и синтеза. Возможное увеличение времени жизни элементов структуры ядерных установок и...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90786 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Анализ радиационного растворения ДУО-частиц ферритомартенситных сталей / В.Н. Воеводин, Б.А. Шиляев, Ю.Э. Куприянова // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 202-207. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-90786 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Воеводин, В.Н. Шиляев, Б.А. Куприянова, Ю.Э. 2016-01-04T14:57:07Z 2016-01-04T14:57:07Z 2009 Анализ радиационного растворения ДУО-частиц ферритомартенситных сталей / В.Н. Воеводин, Б.А. Шиляев, Ю.Э. Куприянова // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 202-207. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90786 620.187:621.039.531 Дисперсионно-упрочненные оксидами сверхразмерных элементов ферритомартенситные сплавы, полученные методом механического сплавления (МА/ODS), являются привлекательными для использования в ядерных реакторах деления и синтеза. Возможное увеличение времени жизни элементов структуры ядерных установок из сталей этого класса связано с радиационной стабильностью их микроструктуры в потоках нейтронов высокой энергии. Эволюция свойств таких сталей связана с радиационным растворением ДУО- частиц, изменением размерного объемного фактора атомов этих частиц в ядерных реакциях трансмутации под воздействием нейтронов, внедрением выбитых атомов из ДУО-частиц в матрицу стали и образования вторичных радиационных стоков. Дисперсійно-зміцнені оксидами надрозмірних елементів феритомартенситні сплави, що отримані методом механічної сплавки (МА/ODS), є привабливими для використання в ядерних реакторах ділення й синтезу. Можливе збільшення часу життя елементів структури ядерних установок зі сталей цього класу пов'язане з радіаційною стабільністю їхньої мікроструктури в потоках нейтронів високої енергії. Еволюція властивостей таких сталей пов'язана з радіаційним розчиненням ДЗО-часток, зміною розмірного об'ємного фактора атомів цих часток у ядерних реакціях трансмутації під впливом нейтронів, впровадженням вибитих атомів з ДЗО-часток у матрицю сталі й утворення вторинних радіаційних стоків. Oxide dispersive-strengthened over sized elements of the ferritic/martensitic alloys gained by a technology of a mechanical alloy (МА/ODS) are attractive to use in fusion and fission nuclear reactors. The possible magnification of a lifetime of devices of structure of nuclear equipments from this class steels is related to radioactive stability of their microstructure in streams of neutrons of high energy. Evolution of properties such steels is related to radioactive dissolution of ODS-particles, change of the dimensional volumetric factor of atoms of these particles in nuclear reactions of transmutations under action of neutrons, introduction of the beaten out atoms from ODS-particles in a matrix of steel and formation of secondary radioactive sinks. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика и технология конструкционных материалов Анализ радиационного растворения ДУО-частиц ферритомартенситных сталей Аналіз радіаційоного розчинення ДЗО-часток феритомартенситних сталей The analysis of radiative dissolving ODS-particles in ferritic/martensitic steels Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Анализ радиационного растворения ДУО-частиц ферритомартенситных сталей |
| spellingShingle |
Анализ радиационного растворения ДУО-частиц ферритомартенситных сталей Воеводин, В.Н. Шиляев, Б.А. Куприянова, Ю.Э. Физика и технология конструкционных материалов |
| title_short |
Анализ радиационного растворения ДУО-частиц ферритомартенситных сталей |
| title_full |
Анализ радиационного растворения ДУО-частиц ферритомартенситных сталей |
| title_fullStr |
Анализ радиационного растворения ДУО-частиц ферритомартенситных сталей |
| title_full_unstemmed |
Анализ радиационного растворения ДУО-частиц ферритомартенситных сталей |
| title_sort |
анализ радиационного растворения дуо-частиц ферритомартенситных сталей |
| author |
Воеводин, В.Н. Шиляев, Б.А. Куприянова, Ю.Э. |
| author_facet |
Воеводин, В.Н. Шиляев, Б.А. Куприянова, Ю.Э. |
| topic |
Физика и технология конструкционных материалов |
| topic_facet |
Физика и технология конструкционных материалов |
| publishDate |
2009 |
| language |
Russian |
| container_title |
Вопросы атомной науки и техники |
| publisher |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Аналіз радіаційоного розчинення ДЗО-часток феритомартенситних сталей The analysis of radiative dissolving ODS-particles in ferritic/martensitic steels |
| description |
Дисперсионно-упрочненные оксидами сверхразмерных элементов ферритомартенситные сплавы, полученные методом механического сплавления (МА/ODS), являются привлекательными для использования в
ядерных реакторах деления и синтеза. Возможное увеличение времени жизни элементов структуры ядерных
установок из сталей этого класса связано с радиационной стабильностью их микроструктуры в потоках нейтронов высокой энергии. Эволюция свойств таких сталей связана с радиационным растворением ДУО-
частиц, изменением размерного объемного фактора атомов этих частиц в ядерных реакциях трансмутации
под воздействием нейтронов, внедрением выбитых атомов из ДУО-частиц в матрицу стали и образования
вторичных радиационных стоков.
Дисперсійно-зміцнені оксидами надрозмірних елементів феритомартенситні сплави, що отримані методом механічної сплавки (МА/ODS), є привабливими для використання в ядерних реакторах ділення й синтезу. Можливе збільшення часу життя елементів структури ядерних установок зі сталей цього класу пов'язане
з радіаційною стабільністю їхньої мікроструктури в потоках нейтронів високої енергії. Еволюція властивостей таких сталей пов'язана з радіаційним розчиненням ДЗО-часток, зміною розмірного об'ємного фактора
атомів цих часток у ядерних реакціях трансмутації під впливом нейтронів, впровадженням вибитих атомів з
ДЗО-часток у матрицю сталі й утворення вторинних радіаційних стоків.
Oxide dispersive-strengthened over sized elements of the ferritic/martensitic alloys gained by a technology of a
mechanical alloy (МА/ODS) are attractive to use in fusion and fission nuclear reactors. The possible magnification
of a lifetime of devices of structure of nuclear equipments from this class steels is related to radioactive stability of
their microstructure in streams of neutrons of high energy. Evolution of properties such steels is related to radioactive
dissolution of ODS-particles, change of the dimensional volumetric factor of atoms of these particles in nuclear
reactions of transmutations under action of neutrons, introduction of the beaten out atoms from ODS-particles in a
matrix of steel and formation of secondary radioactive sinks.
|
| issn |
1562-6016 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90786 |
| citation_txt |
Анализ радиационного растворения ДУО-частиц ферритомартенситных сталей / В.Н. Воеводин, Б.А. Шиляев, Ю.Э. Куприянова // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 202-207. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT voevodinvn analizradiacionnogorastvoreniâduočasticferritomartensitnyhstalei AT šilâevba analizradiacionnogorastvoreniâduočasticferritomartensitnyhstalei AT kupriânovaûé analizradiacionnogorastvoreniâduočasticferritomartensitnyhstalei AT voevodinvn analízradíacíionogorozčinennâdzočastokferitomartensitnihstalei AT šilâevba analízradíacíionogorozčinennâdzočastokferitomartensitnihstalei AT kupriânovaûé analízradíacíionogorozčinennâdzočastokferitomartensitnihstalei AT voevodinvn theanalysisofradiativedissolvingodsparticlesinferriticmartensiticsteels AT šilâevba theanalysisofradiativedissolvingodsparticlesinferriticmartensiticsteels AT kupriânovaûé theanalysisofradiativedissolvingodsparticlesinferriticmartensiticsteels |
| first_indexed |
2025-11-24T08:44:22Z |
| last_indexed |
2025-11-24T08:44:22Z |
| _version_ |
1850843925220163584 |
| fulltext |
УДК 620.187:621.039.531
АНАЛИЗ РАДИАЦИОННОГО РАСТВОРЕНИЯ ДУО-ЧАСТИЦ
ФЕРРИТОМАРТЕНСИТНЫХ СТАЛЕЙ
В.Н. Воеводин, Б.А. Шиляев, Ю.Э. Куприянова
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
Харьков, Украина
Дисперсионно-упрочненные оксидами сверхразмерных элементов ферритомартенситные сплавы, полу-
ченные методом механического сплавления (МА/ODS), являются привлекательными для использования в
ядерных реакторах деления и синтеза. Возможное увеличение времени жизни элементов структуры ядерных
установок из сталей этого класса связано с радиационной стабильностью их микроструктуры в потоках ней-
тронов высокой энергии. Эволюция свойств таких сталей связана с радиационным растворением ДУО-
частиц, изменением размерного объемного фактора атомов этих частиц в ядерных реакциях трансмутации
под воздействием нейтронов, внедрением выбитых атомов из ДУО-частиц в матрицу стали и образования
вторичных радиационных стоков.
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время широко и интенсивно иссле-
дуются дисперсионно-упрочненные оксидами
(ДУО) сверхразмерных атомов стали феррито-
мартенситного (ФМ) класса, наиболее вероятные
кандидаты для элементов конструкций радиацион-
но-напряженных узлов перспективных ядерно-
энергетических технологий.
Для подавления сегрегации различных элементов
на границах зерен и образования выделений второй
фазы ферритомартенситные стали легируют элемен-
тами, атомы которых имеют более высокий объем-
ный размерный фактор Vsf (size factor) по сравнению
с размерным фактором базовых элементов матрицы.
Для этого обычно используются Ti, V, Nb, Zr, Y, Hf,
Ta, W. Добавки Hf и Y оказались наиболее эффек-
тивными для подавления обеднения хромом твердо-
го раствора замещения феррито-мартенситных ста-
лей с образованием α´-фазы [1].
Рассеянные мелкие частицы оксидов сверхраз-
мерных атомов усиливают сопротивление феррито-
мартенситных сталей вакансионному распуханию.
Эти частицы способствуют повышению рабочей
температуры и улучшают теплопроводность.
В связи с особой важностью величин концентра-
ции и размерных параметров оксидных частиц, вво-
димых методом механического сплавления (МА) в
ферритомартенситные стали, проведен анализ пове-
дения этих элементов в потоке нейтронов высоких
энергий 14 МэВ.
1. РАДИАЦИОННОЕ РАСТВОРЕНИЕ
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2009. №6.
ДУО-ЧАСТИЦ И ПРОФИЛИ ВНЕДРЕНИЯ
В МАТРИЦУ АТОМОВ-ПРОДУКТОВ
РАСТВОРЕНИЯ
Ядерные реакции трансмутации и радиационное
повреждение с образованием смещенных атомов
приводят к размытию границ раздела матрица/оксид
и возникновению переходного слоя взаимных вне-
дрений атомов-продуктов этих процессов в матрицу
и оксидную частицу.
Ширина переходной зоны зависит от энергий,
переданных атомам в процессах взаимодействия с
нейтронами. Радиационное растворение оксидных
частиц приводит к уменьшению их размера, образо-
ванию и увеличению размера переходной зоны и
зависит от дозы облучения.
Размер переходной зоны зависит от энергетиче-
ского распределения потока атомов-продуктов, по-
кидающих оксидную частицу, и от ее размера.
Распределения атомов, входящих в состав дис-
персионно-упрочняющих частиц, за их пределами в
основном материале сталей (в матрице) рассчиты-
ваются математическим моделированием с исполь-
зованием имитаций методом Монте-Карло. Про-
грамма Монте-Карло генерирует точку упругого или
неупругого взаимодействия нейтронов с атомами
внутри дисперсионно-упрочняющей частицы, кото-
рое реализуется с заданной вероятностью, опреде-
ляемой соответствующими сечениями ядерных ре-
акций. Последующее прослеживание траектории
атома-продукта ядерного взаимодействия в мате-
риале частицы учитывает ионизационные потери их
энергии и позволяет определить энергетический
спектр атомов-продуктов на поверхности оксидной
частицы и направление вылета (угловое распределе-
ние атомов-продуктов, покидающих оксидную час-
тицу).
Расчетами установлено, что угловое распределе-
ние атомов, покидающих оксидную частицу, подчи-
няется закону косинуса. Вероятность выхода Q ато-
мов-продуктов взаимодействия с нейтронами за
пределы объема оксидной частицы пропорциональ-
на отношению их полного пробега Λ в материале
оксидной частицы к ее радиусу R:
(1) R
и практически совпадает с рассчитанной из геомет-
рических соотношений в полумикроскопическом
подходе [2].
На рис. 1. показано сравнение вероятностей вы-
хода атома иттрия из частиц Y2O3 размером 1 мкм в
радиационных условиях реактора деления и первой
стенки термоядерного реактора.
Основным процессом передачи энергии атомам
Y2O3 является упругое рассеяние нейтронов, кото-
рое формирует энергетический спектр первично-
выбитых атомов (ПВА) в диапазоне энергий, приво-
дящих в процессе многократных последовательных
Q 43Λ=
202 Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (18), с. 202-207.
столкновений с атомами среды к радиационному
повреждению с конкретной радиационной микро-
структурой.
Выход атомов-продуктов взаимодействия с ней-
тронами из оксидной частицы зависит не только от
длины их пробега в материале частицы, но и от гео-
метрического положения точки взаимодействия
внутри объема частицы и направления его движе-
ния, которое генерируется методом Монте-Карло.
Атомы с пробегом, не достигающим границ ок-
сидной частицы в направлении своего движения, не
могут покинуть ее объема.
Рис.1. Вероятность выхода атома иттрия из ок-
сидной частицы Y2O3 в зависимости от переданной
атому энергии Т при упругом рассеянии нейтронов
спектра деления (ядерный реактор) и первой стен-
ки термоядерного реактора Т(d,n) (Ен= 14 МэВ).
Зависимости отнормированы по максимально
переданной энергии
Зависимость вероятность Q выхода атома–
продукта взаимодействия с нейтронами от размера
оксидной частицы приведена на рис. 2. Кривые это-
го рисунка соответствуют Тмакс – максимальной пе-
реданной нейтронами энергии атому иттрия части-
цы Y2O3 в радиационных условиях реактора деления
и первой стенки термоядерного реактора
(Ен=14 МэВ) и ограничивают сверху величины ве-
роятностей Q для более низких энергий ПВА этих
ядерно-энергетических установок (ЯЭУ).
Профиль внедрения ВН атомов иттрия из частиц
Y2O3 рассчитывается в соответствии с выражением:
(2)
где СМ - спектральное распределение атомов иттрия
в оксидной частице Y2O3; Q(Т) - вероятность выхода
частиц иттрия с энергией Т из сферического объема
частиц Y2O3 с радиусом R; Х - текущая координата
поля внедрения частиц иттрия в матрицу МА ФМ-
стали, отсчитываемая от границы раздела поверхно-
сти частиц Y2O3 и матрицы (рис.3, 4.)
Рис.2. Зависимость вероятности выхода Q атома-
продукта взаимодействия с нейтронами
от размера оксидной частицы Y2O3
(реактор деления и первая стенка термоядерного
реактора Т(d,n), Ен= 14 МэВ)
1
2
3
Рис.3. Схема расчета полей внедрения атомов ок-
сидных частиц в матрицу МА ФМ-сталей:
1 -- область частицы, из которой атомы-продукты
взаимодействия с нейтронами не достигают по-
верхности оксидных частиц; 2 - область оксидной
частицы, из которой продукты реакции проникают
в матрицу стали; 3 – область матрицы, в которую
внедряют атомы-продукты взаимодействия
нE
mM
mM
T ⎥⎦
⎤
⎢⎣
⎡
+
= 2max )(
4
оксидной частицы с нейтронами
Рис.4. Поле распределения внедренных атомов
иттрия вокруг сферической оксидной частицы Y2O3
с размером 1 мкм
В зависимости от размера частиц и их концен-
трации (что определяет среднее расстояние между
оксидными частицами в сталях МА ФМ класса)
возможны два принципиально различных профиля
внедрения атомов-продуктов в матрицу стали
(рис. 5).
В случае А происходит перекрытие зон внедре-
ния между отдельными оксидными частицами, в
случае Б – зоны внедрения атомов-продуктов реак-
ций из оксидных частиц пространственно разделе-
ны.
,
2
CMBH
)1( R
X
Q
+
⋅
=
203
Продукты ядерных реакций нейтронов с иттрием
- стронций, рубидий, криптон - по величине Vsf пре-
вышают материнский элемент в 2-3 раза и изменя-
ются следующим образом: Y→Sr→Rb→Kr/
196%→390%→617%→300% (рис. 7).
В случае А возникает вопрос о степени раство-
римости атомов иттрия в ФМ-стали возможности их
диффузии и образования вторичных выделений ит-
трия (рис. 6).
Продукты ядерных реакций нейтронов с гафнием
– лутеций, иттербий, тулий - в 1,5 раза превышают
величину Vsf для исходного в этой цепочке превра-
щений гафния: Hf→Lu→Yb→Tm/
97%→163%→159%→163% (рис.8).
Атомы молибдена в ядерных реакциях трансму-
тации (n,2n) и (n,α) образуют цепочку последова-
тельных превращений: Mo→Tc→Ru→Nb→Zr, в
которой величина Vsf изменяется следующим обра-
зом: 26%→26%→15%→46%→97% (рис.9).
В этом случае не происходит значительного из-
менения величины Vsf, особенно если интегральный
поток нейтронов будет небольшим и процесс транс-
мутации молибдена не достигает ниобия и цирко-
ния.
Рис.5. Схема профиля внедрения атомов-продуктов
в матрицу стали:
А - перекрытие зон внедрения,
Легирование ванадием и титаном при облучении
нейтронами высоких энергий образует последова-
тельность трансмутационных превращений с воз-
растанием величины Vsf: V→Ti→Sc→Ca/
20%→56%→113%→282% (рис. 10).
Б - зоны внедрения пространственно разделены
а б
в
Практически во всех случаях (рис. 7-10) в ядер-
ных реакциях трансмутации из материнских эле-
ментов, входящих в упрочняющие ДУО-частицы,
образуются атомы, объемный размерный фактор
которых превышает аналогичный для материнского
элемента. Это позволяет надеяться, что радиацион-
ная стойкость МА ФМ-сталей не изменится в про-
цессе облучения. Однакнеобходимо оценить воз-
можность процесса образования вторичных выделе-
ний в матрице ФМ-стали из радиационно-
создаваемых атомов-трасмутантов и атомов, выби-
тых из ДУО-частиц, в процессе облучения нейтро-
нами.
Рис.6 . Оксидные частицы в стали DY ODS:
а - до облучения; б - после облучения при 532 0С
и дозе 78,8 сна; в - после облучения при 580 0С
и дозе 30,5 сна [ 3]
Кроме того, возникает вопрос о размере оксид-
ных частиц при создании сталей МА ФМ-класса,
которые нужно формировать для технологии меха-
нического сплавления для конкретных радиацион-
ных условий, и средней концентрации этих частиц в
матрице ФМ-стали.
2. ИЗМЕНЕНИЕ ОБЪЕМНОГО РАЗМЕР-
НОГО ФАКТОРА СВЕРХРАЗМЕРНЫХ
АТОМОВ ДУО-ЧАСТИЦ ПРИ ИХ
ТРАНСМУТАЦИИ В ПОТОКЕ
НЕЙТРОНОВ
Анализ схем последовательных взаимных пре-
вращений легирующих элементов Ti, V, Nb, Zr, Y,
Hf, Ta, W в стационарном потоке нейтронов с энер-
гией Ен>14 МэВ обнаруживает, что в ядерных реак-
циях трансмутации они превращаются в элементы с
меньшим атомным весом А и зарядом Z, которые
отличаются по величине объемного размерного
фактора Vsf от атомов исходных материнских эле-
ментов.
Рис. 7. Схема последовательных превращений
атомов иттрия в потоке нейтронов
(Ен=14 МэВ) в ядерных реакциях трансмутации
204
Рис. 8. Схема последовательных превращений атомов гафния в потоке нейтронов (Ен=14 МэВ)
в ядерных реакциях трансмутации
Рис. 9. Схема последовательных превращений атомов молибдена в потоке нейтронов (Ен=14 МэВ)
в ядерных реакциях трансмутации
Рис. 10. Схема последовательных превращений атомов вольфрама в потоке нейтронов (Ен=14 МэВ
в ядерных реакциях трансмутации
205
3. ВТОРИЧНЫЕ РАДИАЦИОННЫЕ
СТОКИ АТОМОВ ПРОДУКТОВ РАДИА-
ЦИОННОГО РАСТВОРЕНИЯ
ДУО-ЧАСТИЦ
ДУО-частицы играют роль (или являются) ис-
точников имплантации объема зерна МА
ФМ-сталей ионами иттрия и кислорода. Обширные
экспериментальные данные по имплантации раз-
личных тяжелых ионов в железо, никель, медь и их
систематизация обнаружили, что имплантируемые
ионы с объемным размерным фактором, превы-
шающим >20% размерный объемный фактор атома
матрицы облучаемого материала, образуют метаста-
бильный раствор замещения, не соответствующий
правилу Юм-Розери (рис. 11) [5].
Рис.11. Диаграмма растворимости металлов
в матрице железа:
окружность - классическое правило Юм-Розери;
штриховой прямоугольник – модификация правила
Юм-Розери, учитывающая экспериментальные
данные по имплантации; 1 - замещающий элемент,
2 - не замещающий элемент
Зона образования метастабильных твердых рас-
творов при имплантации тяжелых ионов значитель-
но шире и для железа включает Sr (радиус атома
2,13 Å), Yb (1,73 Å), Tl (2,24 Å), Se (2,00 Å) и др.,
объемные размерные факторы которых в ≥1,5 раза
выше, чем у иттрия. Причиной этого является раз-
витие каскадов смещений атомов матрицы при об-
лучении, которое приводит к потере энергии атома-
ми при столкновениях. Этот процесс при малых ве-
личинах кинетических энергий (~103 эВ) превраща-
ется в коррелированные столкновения вдоль атом-
ных рядов, приводящих к сфокусированным столк-
новениям с передачей всей кинетической энергии
соседнему атому ряда, занимая его положение прак-
тически с нулевой кинетической энергией, и опре-
деляется потенциальной энергией соседних атомов.
В результате такого процесса образуется метаста-
бильный раствор замещения из сверхразмерных
атомов. Этот процесс зависит от геометрии кристал-
лической решетки матрицы сплава и взаимодейст-
вия между атомами. Пробег для таких столкновений
замещения всегда меньше, чем для переноса энер-
гии. Учет температуры в таких процессах, приводя-
щий к поперечным смещениям атомов кристалличе-
ской решетки (матрицы) в процессе тепловых коле-
баний, значительно уменьшает пробег столкновений
замещения.
Положение атомов сверхразмерных элементов
(Y) в твердом растворе замещения приводит к изме-
нению локальной плотности электронов атомов
матрицы и атомов замещения и деформации элек-
тронной структуры атомов. Различные величины
электроотрицательности приводят к образованию
ионной связи между атомами замещения (например,
иттрием) и соседними атомами матрицы.
Пролонгированное облучение приводит к вто-
ричным процессам смещений атомов иттрия из уз-
лов кристаллической решетки матрицы и возмож-
ному образованию оксидов Y2О3 и их выделениям в
пространстве между ДУО-частицами. Это приводит
к образованию стоков Y2О3 второго поколения для
точечных дефектов, что в какой-то мере компенси-
рует снижение исходной мощности стоков ДУО-
частиц. Процесс компенсации убыли мощности ис-
ходных стоков ДУО-частиц радиационно-
образованными стоками выделений Y2О3 второго
поколения зависит от динамики радиационного рас-
творения ДУО-частиц, образования вторичных вы-
делений и определяется радиационными условиями
эксплуатации материала - скоростью набора дозы
радиационного повреждения (сна/с) и температурой
облучения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Влияние облучения высокоэнергетическими час-
тицами на MA/ODS/FM-сталей еще недостаточно
исследовано. Одной из задач является стабильность
и эволюция дисперсионно-упрочненных частиц при
облучении.
Для имитации процессов образования вторичных
стоков необходимо использовать методы расчетов
“Ab initio”[4], основанные на теории функциональ-
ной плотности электронной структуры атомов в мо-
лекулах и в твердом теле. Эта теория использует
приближение локальной плотности однородного
газа электронов и позволяет определить характер
химической связи атомов (ковалентная или ионная),
энергию образования и связи вакансий с атомами
дисперсионной (или дисперсной) примеси и т.д., что
может привести к пониманию протекающих процес-
сов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Z. Lu, R.G. Faulkner, N. Sakaquchi, H. Kinoshita,
H. Takahashi, P.E. J. Flewitt. Effect of hafnium on ra-
diation-induced inter-granular segregation on ferritic
steel // JNM. 2006, v. 351, p. 155-161.
2. Б.А. Шиляев, В.А. Ямницкий. Машинное мо-
делирование углеродной матрицы поглотительного
элемента //ВАНТ. Cерия «Физика высоких энергий и
атомного ядра». 1979, в. 2(10), с. 13-20.
3. I. Monnet, P. Dubuisson, Y. Serrus, M.O.Ruault,
O.Kaitasov, B. Jouffrey. Microstructural investigation
of the stability under irradiation of oxide dispersion
strengthened ferritic steels //JNM. 2004, v. 335, p.311-
321.
206
4. C. Domain. Ab initio modelling of defect proper-
ties with substitutional and interstitials elements in
steels and Zr alloys // JNM. 2006, v. 351. p. 1-19.
5. Физическое металловедение. М.: «Мир». 1967,
т.1, с. 151-155.
Статья поступила в редакцию 20.08.2009 г.
АНАЛІЗ РАДІАЦІЙОНОГО РОЗЧИНЕННЯ ДЗО-ЧАСТОК
ФЕРИТОМАРТЕНСИТНИХ СТАЛЕЙ
В.М. Воєводин, Б.А. Шиляєв, Ю.Е. Купріянова
Дисперсійно-зміцнені оксидами надрозмірних елементів феритомартенситні сплави, що отримані мето-
дом механічної сплавки (МА/ODS), є привабливими для використання в ядерних реакторах ділення й синте-
зу. Можливе збільшення часу життя елементів структури ядерних установок зі сталей цього класу пов'язане
з радіаційною стабільністю їхньої мікроструктури в потоках нейтронів високої енергії. Еволюція властивос-
тей таких сталей пов'язана з радіаційним розчиненням ДЗО-часток, зміною розмірного об'ємного фактора
атомів цих часток у ядерних реакціях трансмутації під впливом нейтронів, впровадженням вибитих атомів з
ДЗО-часток у матрицю сталі й утворення вторинних радіаційних стоків.
THE ANALYSIS OF RADIATIVE DISSOLVING ODS-PARTICLES IN FER-
RITIC/MARTENSITIC STEELS
V.N. Voyevodin, B.A. Shilayev, Yu.E. Kupriianova
Oxide dispersive-strengthened over sized elements of the ferritic/martensitic alloys gained by a technology of a
mechanical alloy (МА/ODS) are attractive to use in fusion and fission nuclear reactors. The possible magnification
of a lifetime of devices of structure of nuclear equipments from this class steels is related to radioactive stability of
their microstructure in streams of neutrons of high energy. Evolution of properties such steels is related to radioac-
tive dissolution of ODS-particles, change of the dimensional volumetric factor of atoms of these particles in nuclear
reactions of transmutations under action of neutrons, introduction of the beaten out atoms from ODS-particles in a
matrix of steel and formation of secondary radioactive sinks.
207
|