Стохастические флуктуации и их влияние на кинетику радиационных дефектов в облучаемых металлах
Диссертация
Экспериментально наблюдаемая скорость распухания металлов говорит лишь о величине, на которую поток свободно движущихся вакансий, поступающий на поры, превышает соответствующий поток свободно движущихся междоузлий. Согласно многочисленным экспериментальным данным стационарная скорость распухания сталей различных видов и составов при облучении быстрыми нейтронами составляет около 1%/ЫКТс1ра… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. ФЛУКТУАЦИИ
- 1. Статистические характеристики флуктуации числа точечных дефектов вблизи поверхности сферического стока
- 2. Флуктуации потоков точечных дефектов на различные стоки при непрерывном облучении
- 2. 1. Стационарная пространственно однородная генерация
- 2. 2. Генерация в каскадах столкновений
- 2. 3. Эффективные радиусы захвата точечных дефектов для различных стоков
- 3. Флуктуации концентраций точечных дефектов, вызываемые каскадами столкновений
- Глава 2. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ И ФЛУКТУАЦИИ'
- 1. Скорость гомогенного распада слабо пересыщенных растворов
- 2. Стохастическая коалесценция вакансионных пор
- Глава 3. ВЛИЯНИЕ ФЛУКТУАЦИЙ НА ЭВОЛЮЦИЮ ПЕРВИЧНЫХ КЛАСТЕРОВ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ, ГЕНЕРИРУЕМЫХ В КАСКАДАХ СТОЛКНОВЕНИЙ
- 1. Вариация числа поглощенных кластером дефектов
- 2. Описание эволюции первичных кластеров при каскадном облучении
- 2. 1. Аннигиляция кластеров в каскадах столкновений
- 2. 2. Закон сохранения и граничные условия
- 3. Аккумуляция точечных дефектов в кластерах на переходном этапе облучения
- 3. 1. Общие результаты и их обсуждение
- 3. 2. Флуктуационные эффекты
Список литературы
- L. К. Mansur. Mechanisms and Kinetics of Radiation Effects in Metals and Alloys. Kinetics ofNonhomogeneous Processes, ed. G.R. Freeman, Wiley&Sons, New York., 1987, p. 377−463.
- R. Bullough. Dislocations and Properties of Real- Materials, Royal Society, London, 1985, p. 382.
- C.H. Woo. The Sink Strength of-a Dislocation Loop in the Effective Medium Approximation. J. Nucl. Mater., 1981, vol. 98, p. 279 -294.
- С. H. Woo. Theory of Irradiation Deformation in Non-Cubic Metals: Effects of Anisotropic Diffusion. J. Nucl. Mater., 1988, vol. 159, p. 237−256.
- C.H. Woo, B.N. Singh and H. Heinisch. A Diffusion Approach to Modelling of Irradiation -Induced Cascades. J. Nucl. Mater., 1990, vol. 174, p. 190−195.
- A.J.E. Foreman, W.J. Phythian and C. A. English. The Molecular Dynamics Simulation of Irradiation Damage Cascades in Copper Using a Many-Body Potential. Phil. Mag. A, 1992, vol. 66, p. 671.
- H.L. Heinisch, B.N. Singh and T. Diaz de la Rubia. Calibrating a Multi-model Approach to Defect Production in High Energy Collision Cascades. J. Nucl. Mater., 1994, vol. 212−215, p. 127 -131.
- M.A. Kirk, I. M, Robertson, M.L. Jenkins, C.A. English, T.J. Black and J.S. Vetrano. The Collapse of Defect Cascades to Dislocation Loops. J. Nucl. Mater., 1987, vol. 149, p. 21.
- B.L. Eyre and C.A. English. Displacement Cascade Damage in Irradiated Metals. Point Defects and Defect Interactions in Metals, Yamada Science Foundation, University of Tokyo Press, 1982, p. 799 — 806.
- S. Ishino, N. Sekimura and T. Muroga. In-Situ Observation of Cascade Clusters in Gold under Energetic Heavy Ion Irradiation. Mater. Sci. Forum, 1987, vol. 15−18, p. 1105.
- D. Grasse, B. von Guerard and J. Peisl. J. Nucl. Mater., 1984, vol. 120, p. 304.
- R. Rauch, J. Peisl, A. Schmalzbauer and G. Wallner. J. Nucl. Mater., 1989, vol. 168, p. 101.
- N. Yoshida, Y. Akashi, K. Kitajima and M. Kiritani. J. Nucl. Mater., 1985, vol 133&134, p. 405.
- Y. Shimomura, H. Fukoshima and M.W. Guinan. J. Nucl. Mater., 1990, vol. 174, p. 210.
- S.J. Zinkle and B.N. Singh. Analysis of Displacement Damage and Defect Production under Cascade Damage Conditions. J. Nucl. Mater., 1993, vol. 199, p.173.
- H. Trinkaus, B.N. Singh and C.H. Woo. Defect Accumulation under Cascade Damage Conditions. J. Nucl. Mater., 1994, vol. 212- 215, p. 18−28.
- C.H. Woo, B.N. Singh and A.A. Semenov. Recent Advances in the Understanding of Damage Production and its Consequences on Void Swelling, Irradiation Creep and Growth. J. Nucl. Mater., 1996, vol 239, p. 7−23.
- M.J. Norgett, M.T. Robinson and I.M. Torrens. A Proposed Method of Calculating Displacement Dose Rates. Nucl. Eng. Des., 1976, vol. 33, p. 50- ASTMStandards E521−83, 1983.
- B.N. Sing, Т. Leffers and A. Horse well. Dislocation and Void Segregation in Copper during Neutron Irradiation. Phil. Mag., 1986, vol. A53, p. 233.
- T. Leffers, B.N. Singh, A.V. Volobuyev and V.V. Gann. Effects of Heterogeneous Sink Distribution on Void Swelling. Phil. Mag., 1986, vol. A53, p. 243.
- C.A. English, B.L. Eyre and J.W. Muncie. Low-dose Neutron Irradiation Damage in Copper. Part II: Damage Structure. Evolution at Elevated Temperatures. -Harwell Report AERE-R-12 188, 1986.
- B.N. Singh and C. H: Woo. Consequences of Intra-Cascade Clustering on Defect Accumulation and Materials Performance. Radiation Effects & Defects in solids, 1998, Vol.144, p. l 19.
- F.A. Garner. Irradiation Performance of Cladding and Structural Steels in Liquid Metal Reactors. Materials Science and Technology: A Comprehensive Treatment, Part 1, Nuclear Materials, VCH Publishers, 1994, vol. 10A, p. 419- 543.
- S.J. Zinkle, P.J. Maziasz and R.E. Stoller. Dose Dependence of the Microstructural Evolution in Neutron-Irradiated Austenitic Stainless Steel. J. Nucl. Mater., 1993, vol. 206, p. 266.
- F.A. Garner and M.B. Toloczko. High Dose Effects in Neutron Irradiated Face-Centered Metals. J. Nucl. Mater., 1993, vol. 206, p. 230.
- F. Garner. Evolution of Microstructure in Face-Centered Cubic Metals during Irradiation. J. Nucl. Mater., 1993, vol. 205, p. 98.
- B.N. Singh and S.J. Zinkle. Defect Accumulation in Pure fee Metals in the Transient Regime: a Review. J. Nucl. Mater., 1993, vol. 206, p. 212.
- H. Watanabe and F.A. Garner. Void Swelling of Pure Copper, Cu-5Ni and Cu-5Mn Alloys Irradiated with Fast Neutrons. J. Nucl. Mater., 1994, vol. 212−215, p. 370.
- T. Muroga and N. Yoshida. Microstructure of Neutron-Irradiated Copper Alloyed with Nickel and Zinc. J. Nucl. Mater., 1994, vol. 212−215, p. 266.
- M. Kiritani, T. Yoshiie, S. Kojima, Y. Satoh and K. Hamada. J. Nucl. Mater., 1990, vol. 174, p.327.
- H. Trinkaus, V. Naundorf, B.N. Singh and C.H. Woo. On the Experimental Determination of the Migrating Defect Fraction under Cascade Damage Conditions. J. Nucl. Mater., 1994, vol. 210, p. 244.
- T. Muroga, K. Mihara, H. Watanabe and N. Yoshida. Free Defect Production Efficiency for Heavy Ion Irradiation Estimated by Loop Growth Measurements. -J. Nucl. Mater., 1994, vol. 212−215, p. 203.
- M.J. Makin, G.P. Walters and A.J.E. Foreman. The Void Swelling Behaviour of Electron Irradiated Type 316 Austenitic Steel. J. Nucl. Mater., 1980, vol. 95, p. 155.
- B.N. Singh and A.J.E. Foreman. Production Bias and Void Swelling in the Transient Regime under Cascade Damage Irradiation. Phil. Mag., 1992, vol. A66, p.975.
- Дж. Хирт, И. Лоте. Теория Дислокаций. М: Атомиздат, 1972. — 600 с.
- С.Н. Woo and A.A. Semenov. Dislocation Climb and Interstitials Loop Growth under Cascade Damage Irradiation. Phil. Mag., 1993, vol. 67A, p. 1247 — 1259.
- A.A. Semenov and C.H. Woo. Stochastic Fluctuations and Microstructural Evolution during Irradiation by Neutrons and Heavy Ions. J. Nucl. Mater., 1993, vol. 205, p. 74 — 83.
- C.H. Woo, A.A. Semenov and B.N. Singh. Analysis of Microstructural Evolution driven by Production Bias. — J. Nucl. Mater., 1993, vol. 206, p. 170 -199.
- A.A. Semenov and C.H. Woo. Stochastic Effects on Dislocation Structure Development under Cascade Damage Irradiation. Applied Physics, 1998, vol. A67, p. 193−207.
- H. Trinkaus, B.N. Singh and A.J.E. Foreman. Evolution of the Microstructure under Cascade Damage Conditions. J. Nucl. Mater., 1992, vol. 199, p. 1.
- H. Trinkaus, B.N. Singh and A.J.E. Foreman. Impact of Glissile Interstitial Loop Production in Cascades on Defect Accumulation in the Transient Regime. J. Nucl. Mater., 1993, vol. '206, p. 200.
- B.N. Singh, S.I. Golubov, H. Trinkaus, A. Serra, Yu.N. Osetsky and A.V. Barashev. Aspects of Microstructure Evolution under Cascade Damage Conditions.- J. Nucl. Mater., 1997, vol. 251, p. 107−122.
- J.L. Katz and H. Wiedersich. Nucleation of Voids in Materials Supersaturated with Vacancies and Interstitials. J. Chem. Phys., 1971, vol. 55, p. 1414.
- K.C. Russel. Nucleation of Voids in Irradiated Materials. Acta Metall., 1971, vol 19, p. 753.
- K.C. Russel. Dislocation Loop Nucleation in Irradiated metals. Acta Metall., 1973, vol. 21, p. 187.
- A.B. Субботин. О зарождении пор. Атомная энергия, 1978, том 45, вып. 4, с. 276.
- C.F. Clement and М.Н. Wood. The Principles of Nucleation Theory Relevant to the Void Swelling Problem. J. Nucl. Mater., 1980, vol. 89, p. 1.
- A.B. Субботин. О зарождении дислокационных петель в облучаемых материалах. Атомная энергия, 1981, том 50, вып. 4, с. 262.
- З.К. Саралидзе. Теория зарождения пор в облучаемых материалах. -Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 1984, вып. 1(29), 2(30), с. 158.
- Я.Б. Зельдович. К теории образования новой фазы. Кавитация. -ЖЭТФ, 1942, том 12, вып. 11−12, с. 525.
- Е.М. Лифшйц, Л. П. Питаевский. Теоретическая физика, том X. Физическая кинетика. -М.: Наука, 1979. 528 с.
- Ю.В, Михайлова и Л. А. Максимов. Кинетика образования пор из пересыщенного раствора вакансий. ЖЭТФ, 1970, том 59, вып. 10, с. 1368.
- В.П. Скрипов и В. П. Коверда. Спонтанная кристаллизация переохлажденных жидкостей. М: Наука, 1984. — 230 с.
- С.М. Анцупов и В. В. Слезов. О гомогенном зародышеобразовании в растворах. Ф7Т, том 19, 1977, вып. 10, с. 2932.
- С.М. Анцупов и В. В. Слезов. О теории гетерофазных флуктуаций. -ФТТ, 1977, том 19, вып. 12, с. 3597.
- L.K. Mansur, A.D. Brailsford and W.A. Coghlan. A Cascade Diffusion Theory of Sink Capture Fluctuations during Irradiation of a Solid. Acta Metall., 1985, vol. 33, p. 1407.
- K. Kitajima, N. Yochida and E. Kuramoto. J. Nucl. Mater., 1981, vol. 103&104, p. 1355.
- К. Kitajima, Y. Akashi and E. Kuramoto. J. Nucl. Mater., 1985, vol. 133&134, p. 64 and p. 486.
- K. Kitajima. Modeling of Micro-Structural Evolution under Fusion Environment. -J. Nucl. Mater., 1988, vol. 155−157, p. 1310.
- H. Trinkaus. Possible Effects of Collision Cascades on Bubble and Void Nucleation in Metals. J. Nucl. Mater., 1990, vol. 174, p. 178.
- E.A. Koptelov and A.A. Semenov. On Stochastic Description of Precipitation Phenomena in Supersaturated Solutions. Chemical Physics, 1984, vol. 84, p. 477−482.
- Э.А. Коптелов и A.A. Семенов. Перестройка пространственного распределения вакансионных пор при непрерывном облучении. -ФММ, 1986, том 62, вып. 6, с. 1087−1094.
- E.A. Koptelov and A.A. Semenov. The Fluctuation Instability of the Homogeneous Void Distribution. J. Nucl. Mater., 1988, vol. 160, p. 253−259.
- E.A. Koptelov and A.A. Semenov. Effect of Collision Cascade Induced Fluctuations in Point Defect Concentrations on the Void Growth Kinetics. -Radiation Effects and Defects in Solids, 1990, vol. 113, p. 195−200.
- A.A. Semenov and C.H. Woo. Fluctuations of Point-Defect Fluxes to Sinks under Cascade Damage Irradiation. J. Nucl. Mater., 1996, vol. 233−237, p. 1045−1050.
- Я.И. Френкель. Введение в теорию металлов. Л.: Наука, 1972.
- Я.И. Френкель. Сб. избр. трудов, т. 3. Кинетическая теория жидкостей. М. — Л.: Изд-во АН СССР, 1959.
- С. Чандрасекар. Стохастические проблемы в физике и астрономии. -М.: ГИИЛ, 1947. 168 с.
- В.И. Кляцкин. Стохастические уравнения и волны в случайно-неоднородных средах. М.: Наука, 1980. — 336 с.
- М. Tokuyama. On the Theory of Fluctuations around Non-Equilibrium Steady States. Physyca, 1980, vol. 102A, p. 399.
- M. Tokuyama. Statistical-Dynamical Theory of Nonlinear Stochastic Processes. -Physica, 1981, vol. 109A, p. 165.
- В. Хорстхемке и P. Лефевр. Индуцированные шумом переходы. М.: Мир, 1987. — 400 с.
- Л.А. Максимов и А. И. Рязанов. Кинетическое уравнение для вакансионных пор. Решетка пор как диссипативная структура, устойчивая в условиях облучения. ЖЭТФ, 1980, т. 79, вып. 6(12), с. 2311.
- U.M. Gosele. Reaction Kinetics and Diffusion in Condensed Matter. Progress in Reaction Kinetics, 1984, vol. 13, N. 2, p. 63−161.
- A.D. Brailsford, R. Bullough and M.R. Hayns. Point Defect Sink Strengths and Void Swelling. J. Nucl Mater., 1976, vol. 60, p. 246.
- A.D. Brailsford. Diffusion to a Random Array of Identical Spherical Sinks. J. Nucl. Mater., 1976, vol. 60, p. 257.
- R. Bullough, M.R. Hayns and M.H. Wood. Sink Strengths for Thin Film Surfaces and Grain Boundaries. J. Nucl. Mater., 1980, vol. 90, p. 44.
- Ю.В. Конобеев. Вакансионное распухание металлов и сплавов. -Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение, 1984, вып. 1(29), 2(30), с. 172,
- И.А. Ахиезер и Л. Н. Давыдов. Введение в теоретическую радиационную физику металлов и сплавов. Киев: Наук, думка, 1985. -144 с.
- R.H.J. Fastenau. Diffusion Limited Reactions in Crystalline Solids. Ph.D. Thesis, Delft University Press (1982), p. 74.
- Г. Николис и И. Пригожин. Самоорганизация в неравновесных системах. М: Мир, 1979.
- Г. Хакен. Синергетика. М: Мир, 1980. — 404 с.
- Г. Хакен. Синергетика. Иерархии неустойчивостей в самоорганизующихся системах и устройствах. М: Мир, 1985. — 402 с.
- И. Пригожин. От существующего к возникающему. Время и сложность в физических науках. М.: Мир, 1985. — 328 с.
- L. Arnold, W. Horsthemke and R. Lefever. White and Coloured External Noise and Transition Phenomena in Nonlinear Systems. Z. Physik B, 1978, vol. 29, p. 367.
- И.М. Лифшиц и В. В. Слезов. О кинетике диффузионного распада пересыщенных твердых растворов. ЖЭТФ, 1958, том 35, вып. 2, с. 479.
- И.М. Лифшиц и В. В. Слезов. К теории коалесценции твердых растворов. ФТТ, 1959, том 1, вып. 9, с. 1401.
- В.В. Слезов и В. Б. Шикин. Коалесценция пор при наличии объемных источников вакансий. ФТТ, 1964, том 6, вып. 1, с. 7.
- В.В. Слезов. Коалесценция системы, дислокационные петли и поры в материале, подверженном облучению. ФТТ, том 9, вып. 12, с. 3448.
- К. Krishan. Ordering of Voids and Gas Bubbles in Radiation Environments. -Rad. Effects, 1982, vol. 66, p. 121.
- A.M. Stoneham. The Void Lattice and Other Regular Arrays of Defects. The Physics of Irradiation Produced Voids, Proc. Consult. Symp., Ed. R.S. Nelson, Harwell Report, AERE-R-7934, 1975, p.319.
- В.Ф. Зеленский, И. М. Неклюдов, Л. С. Ожигов и др. Некоторые проблемы физики радиационных повреждений материалов. Киев: Наук, думка, 1979. — 240 с.
- Y.K. Sikka and J. Moteff. Damage in Neutron-Irradiated Molybdenum (I). Characterization of as-irradiated microstructure. -J. Nucl. Mater., 1974, vol. 54, p. 325.
- E.A. Koptelov and A.A. Semenov. Spatially Ordered Void Ensemble States at High Irradiation Temperatures. J. Nucl. Mater., 1990, vol. 170, p. 178.
- H. Wiedersich. The Effect of Defect Clusters Formed in Cascades on the Sink Strength of Irradiated Materials. Nucl. Instr. and Metk, 1991, vol. B59/60, p. 51.
- H. Wiedersich. Evolution of Defect Cluster Distributions During Irradiation. -Mater. Sei. Forum, 1992, vol. 97−99, p. 59.
- A.D. Brailsford. The Displacive Stability of a Void in a Void Lattice. J. Appl. Physics., 1977, vol. 48, p. 4402.
- B.L. Eyre and A.E. Barlett. The Damage Structure Formed in Molybdenum by Irradiation in Fast Reactor at 650 °C. J. Nucl. Mater., 1973, vol. 47, p. 143.
- H. Ulmaier and W. Schilling. Physics of Modern Materials. Vienna: International Atomic Energy Agency, 1980, p. 301.
- B.C. Skinner and C.H. Woo. Shape Effect in the Drift Diffusion of Point Defects into Straight Dislocations. Physical Review B, 1984, vol. 30, p. 3084.
- C.A. English, A.J.E. Foreman, W.J. Phythian, D.J. Bacon and M.L. Jenkins. -Mater. Sei. Forum, 1992, vol. 97−99, p. 1.
- P. Ehrhart, K.H. Robrock and H.R. Schober. Basic Defects in Metals. Physics of Radiation Damage in Crystals, eds. R.A. Johnson and A.N. Orlov, Elsevier, Amsterdam, 1986.
- R. Bullough, B.L. Eyre and K. Krishan. Proc. Roy. Soc., 1975, vol. A346, p. 81.
- H.E. Schaefer. Proc. Sixth Int. Conf. on Positron Annihilation, April 3−7, 1982, eds. P.G. Coleman, S.C. Sharma and L.M. Diana, North-Holland, Amsterdam, 1982, p. 369.
- C.H. Woo and B.N. Singh. Production Bias due to Clustering of Point Defects in Irradiation-Induced Cascades. Phil. Mag., 1992, vol. 65A, p. 889.