Введение к работе
Актуальность проблемы. Необходимые темпы создания современной энергетической базы не могут быть обеспечены без дальнейшего расширения использования ядерной энергетики. Одни из основных проблем развития ядерной энергетики связаны с экологическими вопросами эксплуатации реакторов и захоронения радиоактивных отходов, а также с созданием радиационностойких металлических материалов различного назначения. Аналогичные вопросы актуальны и для космической техники.
К наиболее перспективным направлениям радиационной физики твердого тела и радиационного материаловедения относится направление, связанное с разработкой радиационностойких металлических материалов, обладающих' достаточно быстрым спадом наведенной радиоактивности (радиационностойкие малоактивируемые материалы). В качестве базовых малоактивируемых элементов для создания радиационностойких конструкционных материалов в настоящее время рассматриваются алюминий, ванадий и титан. Для нейтронных спектров реакторов деления их применение в качестве основы малоактивируемых .радиационностойких материалов не вызывает сомнение. После облучения в нейтронных спектрах реакторов термоядерного синтеза сплавы ванадий-титан по скорости спада наведенной радиоактивнос-сти превосходят известные конструкционные материалы атомной энер гетики. Перспективы использования сплавов на основе алюминия в качестве материалов первой стенки термоядерных реакторов лимитируется образованием долгоживущих радионуклидов 26А1 -и 22Na по пороговым ядерным реакциям на нейтронах с энергией >14 МэВ. Тем не менее это не исключает возможность их применения для элементов конструкций термоядерных реакторов, работающих в условиях облучения с более мягкими нейтронными спектрами.
Создание радиационностойких металлических материалов (в том числе и малоактивируемых), и прогнозирование их поведения в уело виях облучения базируется на разработке представлений о механизмах структурно-визовых изменений и радиационной повреждаемости чистых металлов, твердых растворов и более сложных металлических систем. Данная проблема актуальна, в том числе, и для сплавов на
основе алюминия и ванадия. В рамках дальнейшего развития этого направления в диссертационной работе представлены результаты аяа лиза экспериментальных данных по исследованию структурно-фазовой нестабильности и радиационной повреждаемости алюминия, ванадия и сплавов на их основе при электронном и нейтронном облучении. Целью работы являлось:
экспериментальное исследование радиационного повреждения сплавов . на основе алюминия и ванадия при электронном и нейтронном облучении;
изучение структурно-фазовых изменений этих сплавов при электронном и нейтронном облучении:
определение эффективности взаимодействия позитронов с радиационными дефектами в алюминии, ванадии и сплавах на их основе;
развитие представлений о механизмах структурно-фазовых изменений и радиационной повреждаемости сплавов на основе алюминия и ванадия.
Научная новизна. В диссертационной работе содержатся новые экспериментальные данные и модельные представления имеющие существенное значение для решения актуальной проблемы создания ра-диационностойких, малоактивируемых металлических материалов для атомной и термоядерной энергетики. В работе первые:
получены температурные зависимости механических свойств композиций сплавов на основе систем алюминий-магний-скандий и алюминий-магний-ванадий, облученных в реакторе СМ-2 при температурах
70 и 150 С вплоть до флюенсов 4,7-1024 м~2 (Е>0,1МэВ);
обнаружен эффект температурной стабилизации пределов прочности и текучести облученного нейтронами сплава А1-2.24 yy.X.4g-0,l2 ат.Ж Sc-0,04 aT.XZr в интервале температур испытания 20-(200-250)С;
получены концентрационные зависимости параметров зарождения и роста дислокационных петель междоузельного типа в бинарных сплавах алюминий-скандий при электронном облучении;
в рамках предложенной модели проведены расчеты радиусов захвата позитронов моновакансиями в ряде металлов;
получены кинетические и концентрационные зависимости параметров позитронной аннигиляции и микротвердости в ванадии и сплавах
ванадий-титан, облученных электронами и нейтронами;
определены характеристики диффузии позитронов и эффективности их захвата ловушками различного типа в ванадии и сплавах ванадий-титан;
обнаружен радиационностимулированный распад твердого раствора p(V,Tl) с образованием фазы а-Т1 в сплаве V-21.5 ат.ЯТІ при элек тронном облучении дозами <.5-Ю м ;
- развиты представления о механизмах радиационной стойкости
сплавов на основе систем алюминий-магний-скандий и ванадий-титан
Практическая значимость. Результаты диссертационной работы могут быть использованы при разработке и создании малоактивируе-мых радиационностойких металлических материалов атомной и термоядерной энергетики, и, в том числе, для прогнозирования их поведения в условиях радиационных воздействий.
На защиту выносятся следующие положения:
-
Комплекс экспериментальных данных по структурно-фазовым изменениям и радиационной повреждаемости алюминия, ванадия и.сплавов на их основе в условиях электронного и нейтронного облучения.
-
Результаты исследования эффективности захвата позитронов ловушками различного типа в алюминии, ванадии и сплавах на их основе.
-
Модельные представления о механизмах структурно-фазовых изменений и радиационной стойкости сплавов на основе систем алюминий-магний-скандий и ванадий-титан.
Апробация работы. Материалы данной работы докладывались на: II, III и IV Всесоюзных и Международной конференциях по исследованию и разработке конструкционных материалов для реакторов термоядерного синтеза (Дубна, 1981 г., Ленинград, I9S4 г., Дубна 1990 г.), I Всесоюзном симпозиуме "Новые жаропрочные и жаростойкие металлические материалы" (Москва, 1989 г.), Первом Международном совещании стран СЭВ "Радиационная физика твердого тела" (Сочи, 1989 г.), Всесоюзном семинаре "Радиационная, физика твердого тела" (Севастополь, 1990 г.), Всесоюзной конференции "Развитие эффективных процессов производства материалов на основе алюминиевых сплавов и новых областей их народнохозяйственного применения", (Москва, 1990 г.), Международной
конференции по, физике радиационных эффектов в металлах (Шиофок, Венгрия, 1991 г.), V Международной конференции по материалам для термоядерных реакторов (Клиуотер, США, 1991 г.).
Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 16 работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и библиографии (наименований). Она изложена на /63 страницах, включает г? рисунков, /3 таблиц и список литературы из іїб наименований.
