Simulace neutronového poškození materiálů – experimentální

Z Enpedie
Verze z 2. 1. 2013, 12:12; Admin (diskuse | příspěvky)

(rozdíl) ← Starší verze | zobrazit aktuální verzi (rozdíl) | Novější verze → (rozdíl)
Přejít na: navigace, hledání

¨Experimentální simulace neutronového radiačního poškození se provádí ozařováním nabitými částicemi. Nabitými částicemi se rozumí elektrony, protony, lehké a těžké ionty. Obecně lze říci, že tyto simulace slouží k pochopení fundamentálních mechanismů radiačního poškození u široké škály materiálů a ozařovacích podmínek. Experimentálně se simulací využívá zpravidla ke studiu změn radiací indukované mikrostruktury a mikrochemismu materiálů (především kovů a jejich slitin) a záměrem je docílit stejných podmínek ozařování a tím i stejných změn vlastností materiálů, jako při ozařování v jaderném reaktoru. Toho je docíleno stanovením závislostí mezi jedním nebo více aspekty ozařování neutrony a ozařování nabitými částicemi, zejména ve vztahu k ozařovacím či materiálovým parametrům.

Charakteristickými výhodami ozařování nabitými částicemi oproti neutronovému ozařování jsou precizní kontrola všech ozařovacích parametrů (teplota, ozařovací dávka, rychlost ozařování, kinetická energie částic), žádná nebo jen velmi nízká radioaktivita ozářených vzorků, krátký čas ozařování (dny či hodiny oproti rokům) a tím i nepoměrně nižší cena experimentu. Důležitou výhodou je možnost simulace dosud v praxi nevytvořených prostředí, jako např. simulace ozařování ve fúzním reaktoru.

Nevýhodou ozařování nabitými částicemi spočívá v mnohem rychlejším poškozování materiálu v důsledku intenzivních interakcí nabitých částic s atomy vlastního materiálu. Pro dosažení stejné dávky ozáření stačí řádově kratší čas, což zásadně ovlivňuje podmínky evoluce radiačních defektů. K dosažení rovnocenných podmínek ozařování neutrony a nabitými částicemi se využívá změn v teplotě či konečné dávce ozařování nabitými částicemi. Ke stanovení změn ozařovacích parametrů jsou nutné simulace, výpočty a experimentální ověření stavu mikrostruktury a mikrochemismu materiálu. Z tohoto důvodu je velkou výhodou možnost srovnání se shodným materiálem ozářeným neutrony za známých podmínek – tzv. benchmark.

K experimentálnímu ozařování elektrony se používají vysokonapěťové elektronové transmisní mikroskopy (HV-TEM) o urychlovacím napětí několika MeV, pro ozařování protony a ionty se používají lineární akcelerátory o urychlovacím napětí několika stovek keV až několika MeV či cyklotrony o urychlovacím napětí až několika desítek MeV. Ozařování materiálů nabytými částicemi se provádí ve vysokém vakuu v komoře se speciálně uspořádaným uchycením vzorků pro zajištění reprodukovatelných ozařovacích parametrů.