Випуски МФіНТ »  Том 44, випуск 9

Дослідження зростання дислокаційних петель у стопах Zr–Sn під нейтронним опроміненням шляхом теоретико-швидкісного моделювання

Лу Ву$^{1}$, Тіяньюань Сінь$^{1}$, Дмитро Харченко$^{2}$, Василь Харченко$^{2}$, Олег Лисенко$^{2}$

$^{1}$The First Institute, Nuclear Power Institute of China, 328, the 1st Section, Changshundadao Road, Shuangliu, Chengdu, China
$^{2}$Інститут прикладної фізики НАН України, вул. Петропавлівська, 58, 40000 Суми, Україна

Отримано: 22.07.2022. Завантажити: PDF

Узагальнено теорію швидкости реакції для вивчення росту дислокаційних петель і пов’язаного з цим радіяційного розпухання в бінарних стопах Zr–Sn, опромінених нейтронами в реакторних умовах. Запропоновано модель для опису експериментальних даних стосовно густини дислокаційних петель. Обговорюються дозові залежності радіюсів дислокаційних петель, їхніх густин і ростових деформацій, а також аналізується вплив температури опромінення та потужностей стоків на статистичні властивості петель. Вивчається конкуренція між міжвузловими та вакансійними петлями $⟨a⟩$-типу. Проаналізовано розподіл локальних петель всередині зерен. Зроблено оцінку твердости матеріялу. Одержані результати порівняно з експериментальними даними.

Ключові слова: цирконійові стопи, дефекти, дислокаційні петлі, ростові деформації, зміцнення.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i09/1077.html

PACS: 61.72.J-, 61.72.jj, 61.72.-y, 61.80.Jh, 61.82.Bg

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. C. Lemaignan, Comprehensive Nuclear Materials (Ed. R. J. M. Konings) (Elsevier: 2012), vol. 2, p. 217. Crossref
  2. B. A. Cheadle, Zirconium in the Nuclear Industry: 16th International Symposium 2010, p. 67. Crossref
  3. S. J. Zinkle, Comprehensive Nuclear Materials (Ed. R. J. M. Konings) (Elsevier: 2012), vol. 1, p. 65. Crossref
  4. G. S. Was, Fundamentals of Radiation Materials Science (Berlin Heidelberg New York: Springer: 2007).
  5. F. Onimus and J. L. Bechade, Comprehensive Nuclear Materials (Ed. R. J. M. Konings) (Elsevier: 2012), vol. 4, p. 1. Crossref
  6. S. I. Golubov, A. Barashev, and R. E. Stoller, Comprehensive Nuclear Materials (Ed. R. J. M. Konings) (Elsevier: 2012), vol. 1, p. 357. Crossref
  7. S. I. Choi and J. H. Kim, Nucl. Eng. Tech., 45, Iss. 3: 385 (2013). Crossref
  8. Si-Mian Liu, Irene J. Beyerlein, and Wei-Zhong Han, Nat. Commun., 11: 5766 (2020). Crossref
  9. M. Griffiths, M. H. Loretto, and R. E. Smallman, J. Nucl. Mater., 115, Iss. 2–3: 323 (1983). Crossref
  10. Y. De Carlan, C. Regnard, M. Griffiths, D. Gilbon, and C. Lemaignan, Zirconium in the Nuclear Industry: Eleventh International Symposium (Eds. E. R. Bradley and G. P. Sabol) (West Conshohocken, PA: American Society for Testing and Materials: 1996), p. 638. Crossref
  11. N. De Diego, Y. N. Osetsky, and D. J. Bacon, J. Nucl. Mat., 374, Iss. 1–2: 87 (2008). Crossref
  12. V. Fidleris, R. P. Tucker, and R. B. Adamson, Zirconium in the Nuclear Industry (Eds. R. B. Adamson and L. F. P. Van Swam) (Philadelphia, PA: American Society for Testing and Materials: 1987), p. 49.
  13. W. L. Bell, J. Nucl. Mat., 55, Iss. 1: 14 (1975). Crossref
  14. Yu. N. Osetsky, D. J. Bacon, A. Serra, B. N. Singh, and S. I. Golubov, J. Nucl. Mater., 276, Iss. 1–3: 65 (2000). Crossref
  15. G. D. Samolyuk, A. V. Barashev, S. I. Golubov, Yu. N. Osetsky, and R. E. Stoller, Acta Mat., 78: 173 (2014). Crossref
  16. D. Kulikov and M. Hou, J. Nucl. Mat., 342, Iss. 1–3: 131 (2005). Crossref
  17. V. O. Kharchenko and D. O. Kharchenko, Cond. Mater. Phys., 16: 13801 (2013). Crossref
  18. L. Wu, V. O. Kharchenko, D. O. Kharchenko, and R. Pan, Material Today Communications, 26: 101765 (2021). Crossref
  19. N. De Diego, A. Serra, D. J. Bacon, and Yu. N. Osetsky, Model. Simul. Mater. Sci. Eng., 19: 035003 (2011). Crossref
  20. V. P. Ramunni and A. M. F. Rivas, Mater. Chem. Phys., 197: 163 (2017). Crossref
  21. D. J. Bacon, J. Nucl. Mater., 159: 176 (1988). Crossref
  22. Yu. N. Osetsky, D. J. Bacon, and N. de Diego, Metall. Mater. Trans. A, 33: 777 (2002). Crossref
  23. D. J. Bacon, J. Nucl. Mater., 206, Iss. 2–3: 249 (1993). Crossref
  24. C. H. Woo, J. Nucl. Mater., 276, Iss. 1–3: 90 (2000). Crossref
  25. R. Pan, L. Wu, X. Wu, A. Tang, W. Zhang, W. He, B. Wen, Y. M. Ovcharenko, and D. O. Kharchenko, Rad. Eff. Def. Solids, 174, Iss. 9–10: 752 (2019). Crossref
  26. C. Domain, C. S. Becquart, and L. Malerba, J. Nucl. Mater., 335, Iss. 1: 121 (2004). Crossref
  27. A. Hardouin Duparc, C. Moingeon, N. Smetniansky-de-Grande, and A. Barbu, J. Nucl. Mater., 302, Iss. 2–3: 143 (2002). Crossref
  28. F. Christiaen and A. Barbu, J. Nucl. Mater., 346, Iss. 2–3: 272 (2005). Crossref
  29. F. Christiaen and A. Barbu, J. Nucl. Mater., 393, Iss. 1: 153 (2009). Crossref
  30. D. O. Kharchenko, V. O. Kharchenko, O. M. Shchokotova, X. Wu, B. Wen, L. Wu, and W. Zhang, Rad. Eff. Def. Solids, 173, Iss. 7–8: 527 (2018). Crossref
  31. D. O. Kharchenko, V. O. Kharchenko, A. I. Bashtova, V. V. Kupriienko, and L. Wu, J. Appl. Phys., 129, Iss. 3: 035104 (2021). Crossref
  32. T. D. de la Rubia and M. W. Guinan, J. Nucl. Mater., 174, Iss. 2–3: 151 (1990). Crossref
  33. C. H. Woo, B. N. Singh, and H. Heinisch, J. Nucl. Mater., 1990 174, Iss. 2–3: 190. Crossref
  34. S. I. Golubov, A. V. Barashev, R. E. Stoller, and B. N. Singh, Zirconium in the Nuclear Industry: 17th International Symposium (Eds. R. Comstock and P. Barberis) (West Conshohocken, PA: ASTM International: 2014), p. 729. Crossref
  35. A. V. Barashev, S. I. Golubov, and R. E. Stoller, J. Nucl. Mater., 461: 85 (2015). Crossref
  36. A. Patra, C. N. Tomé, and S. I. Golubov, Philos. Mag., 97, Iss. 23: 2018 (2017). Crossref
  37. L. Wu, D. O. Kharchenko, V. O. Kharchenko, O. B. Lysenko, V. Kupriienko, S. Kokhan , I. A. Shuda, and R. Pan, Cond. Mat. Phys., 23, No. 1: 13604 (2020). Crossref
  38. S. I. Golubov, A. V. Barashev, and R. E. Stoller, Mat. Res. Soc., 1383: 55 (2012). Crossref
  39. B. Christiaen, C. Domain, L. Thuinet, A. Ambard, and A. Legris, Acta Mater., 195: 631 (2020). Crossref
  40. R. H. Zee, A. Rogerson, G. J. C. Carpenter, and J. Watters, J. Nucl. Mater., 120: Iss. 2–3: 223 (1984). Crossref
  41. B. N. Singh, S. I. Golubov, H. Trinkaus, A. Serra, Yu. N. Osetsky, and A. V. Barashev, J. Nucl. Mater., 251: 107 (1997). Crossref
  42. M. J. Norgett, M. T. Robinson, and M. I. Torrens, Nucl. Eng. Des., 33, Iss. 1: 50 (1975). Crossref
  43. B. N. Singh, V. Eldrup, S. J. Zinkle, and S. I. Golubov, Philos. Mag. A, 82, Iss. 6: 1137 (2002). Crossref
  44. E. J. Savino and C. E. Laciana, J. Nucl. Mater., 90, Iss. 1–3: 89 (1980). Crossref
  45. A. Seeger and U. Gösele, Phys. Lett. A, 61, Iss. 6: 423 (1977). Crossref
  46. D. Walgraef, Spatio-Temporal Pattern Formation (New York, Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag: 1996). Crossref
  47. J. Rest and G. L. Hofman, J. Nucl. Mater., 277, Iss. 2–3: 231 (2000). Crossref
  48. N. Hanses and D. Kuhlmann-Wilsdorf, Mater. Sci. Eng., 81: 141 (1986). Crossref
  49. S. R. MacEwen and G. J. C. Carpenter, J. Nucl. Mater., 90, Iss. 1–3: 108 (1980). Crossref
  50. G. J. C. Carpenter, R. H. Zee, and A. Rogerson, J. Nucl. Mater., 159: 86 (1988). Crossref
  51. A. Jostsons, P. M. Kelly, R. G. Blake, and K. Farrell, Effects of Radiation on Structural Materials (Eds. J. A. Sprague and D. Kramer) (West Conshohocken, PA: American Society for Testing and Materials: 1979), p. 46.
  52. V. N. Shishov, A. V. Nikulina, V. A. Markelov, M. M. Peregud, A. V. Kozlov, S. A. Averin, S. A. Kolbenkov, A. E. Novoselov, Zirconium in the Nuclear Industry: Eleventh International Symposium (West Conshohocken, PA: American Society for Testing and Materials: 1996), p. 603.
  53. D. O. Northwood, R. W. Gilbert, L. E. Bahlen, P. M. Kelly, R. G. Blake, A. Jostsons, P. K. Madden, D. Faulkner, W. Bell, and R. B. Adamson, J. Nucl. Mater., 79, Iss. 2: 379 (1979). Crossref
  54. A. Harte, D. Jädernäs, M. Topping, P. Frankel, C. P. Race, J. Romero, L. Hallstadius, E. C. Darby, and M. Preuss, Acta Mater., 130: 69 (2017). Crossref
  55. D. Fainstein-Pedreaza, E. J. Savino, and A. J. Pedraza, J. Nucl. Mater., 73, Iss. 2: 151 (1978). Crossref
  56. H. L. Yang, Y. Matsukawa, S. Kano, Z. G. Duan, K. Murakami, and H. Abe, J. Nucl. Mater., 481: 117 (2016). Crossref
  57. R. C. Rau and J. Moteff, Rad. Eff., 8, Iss. 1–2: 99 (1971). Crossref
  58. J. H. Keller, Trans. ASM, 47: 157 (1955). Crossref
  59. G. R. Odette and D. Frey, J. Nucl. Mater., 85–86, Part 2: 817 (1979). Crossref
  60. C. H. Woo, J. Nucl. Mater., 159: 237 (1988). Crossref
  61. C. H. Woo, Handbook of Materials Modeling, (Ed. S. Yip) (Springer: 2005), p. 959. Crossref
  62. R. C. Pasianot and A. M. Monti, J. Nucl. Mater., 264, Iss. 1–2: 198 (1999). Crossref
  63. C. H. Woo and X. Liu, Phil. Mag., 87, Iss. 16: 2355 (2007). Crossref
  64. H. Wen and C. H. Wen, J. Nucl. Mater., 420, Iss. 1–3: 362 (2012). Crossref
  65. W. Franck, J. Nucl. Mater., 159: 122 (1988). Crossref
  66. A. D. King, G. M. Hood, and R. A. Holt, J. Nucl. Mater., 185, Iss. 2: 174 (1991). Crossref
  67. R. Pan, A. Tang, Y. Wang, X. Wu, and L. Wu, Comput. Cond. Mater., 10: 22 (2017). Crossref
  68. P. Ehrhart and B. Schönfeld, Metals (Eds. J. I. Takamura, M. Doyama, and M. Kiritani) (Amsterdam: 1982), p. 47.
  69. D. O. Northwood, Atomic Energy Rev., 15: 547 (1977).
  70. R. A. Holt, A. R. Causey, N. Christodoulou, M. Griffiths, E. T. C. Ho, C. H. Woo, Nuclear Industry: Eleventh International Symposium (Eds. E. R. Bradley and G. P. Sabol) (American Society for Testing and Materials: 1996), p. 623.
  71. T. Seymour, P. Frankel, L. Balogh, T. Ungár, S. P. Thompson, D. Jädernäs, J. Romero, L. Hallstadius, M. R. Daymond, G. Ribárik, and M. Preuss, Acta Mater., 126: 102 (2017). Crossref
  72. Zh. Yao, M. Daymond, S. Di, and Y. Idrees, Appl. Sci., 7, Iss. 8: 854 (2017). Crossref
  73. D. O. Northwood and R. W. Gilbert, Rad. Eff., 22, Iss. 2: 139 (1974). Crossref
  74. G. J. C. Carpenter, R. H. Zee, and A. Rogerson, J. Nucl. Mater., 159: 86 (1988). Crossref
  75. A. Rogerson, J. Nucl. Mater., 159: 43 (1988). Crossref
  76. R. B. Adamson, American Society for Testing and Materials, 633: 326 (1977).
  77. M. Griffiths, R. W. Gilbert, and V. Fidleris, Zirconium in Nuclear Industry: Eighth International Symposium (Eds. L. F. P. Van Swan and C. M. Eucken) (Philadelphia: American Society for Testing and Materials: 1989), p. 658.
  78. C. Hellio, C. H. de Novion, and L. Boulanger, J. Nucl. Mater., 159: 368 (1988). Crossref
  79. M. Griffiths, R. W. Gilbert, and C. E. Coleman, J. Nucl. Mater., 159: 405 (1988). Crossref
  80. H. Yu, Zh. Yao, Y. Idrees, H. K. Zhang, M. A. Kirk, and M. R. Daymond, J. Nucl. Mater., 491: 232 (2017). Crossref

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 2000–2022 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»