Нейтронное излучение
-
Нейтронное излучение
- Форма ионизирующего излучения, проявляющаяся в виде свободных нейтронов
- Высвобождается при ядерном делении или термоядерном синтезе
- Среднее время жизни нейтронов составляет 887 секунд
-
Источники нейтронов
- Ядерные реакторы, ускорители частиц, космические лучи
- Крупные источники встречаются редко
- Комбинация альфа-частиц и изотопов с большой вероятностью ядерной реакции
-
Нейтронное излучение в результате деления
- Медленные (тепловые) и быстрые нейтроны
- Тепловые нейтроны легко захватываются ядрами, быстрые требуют замедлителей
- Замедлители включают графит, воду и тяжелую воду
-
Космогенные нейтроны
- Образуются в атмосфере и ускорителях элементарных частиц
- Часто обладают более высокими энергетическими уровнями
- Используются в радиоуглеродном датировании
-
Использование нейтронов
- Эксперименты по рассеянию и дифракции
- Бор-нейтронозахватная терапия
- Нейтронная визуализация в промышленности и медицине
-
Механизмы и свойства ионизации
- Нейтроны не ионизируют атомы напрямую, но вызывают ионизацию при взаимодействии
- Проникают глубже, чем альфа- и бета-излучение
-
Опасности для здоровья и защита
- Нейтронная активация вызывает радиоактивность
- Защита основана на радиационной защите, материалы с высоким содержанием водорода эффективны
- Вода, углеводороды, бетон, бор и другие материалы используются для экранирования
-
Воздействие на материалы
- Нейтроны повреждают и разлагают материалы
- Высокие потоки нейтронов могут охрупчивать металлы и вызывать набухание
- Графитовые блоки замедлителя требуют периодического отжига
-
Радиационное повреждение материалов
- Взаимодействие энергичной частицы с атомом кристаллической решетки
- Передача кинетической энергии атому, смещение атома (PKA)
- Каскад столкновений, образование дефектов Френкеля
-
Каскад столкновений
- Потеря энергии атомами, образование междоузлий
- Образование тепла и преобразование атомов
- Один нейтрон создает 1100 пар Френкеля в железе
-
Поток дефектов
- Вакансии мигрируют к поглотителям, создавая «ветер дефектов»
- Аннигиляция вакансий, образование дислокационных петель и пустот
-
Диффузия, усиленная излучением
- Резкое увеличение коэффициента диффузии
- Изменение микроструктуры материала
-
Радиационно-индуцированная сегрегация
- Отток атомов от поглотителей, истощение легирующих элементов
- Обогащение промежуточных элементов вблизи приемников
-
Дислокационные петли и пустоты
- Образование петель на плоскости решетки
- Пустоты могут заполняться газом, вызывая набухание
-
Фазовые превращения
- Обогащение или истощение растворенного вещества
- Осаждение новых фаз в материале
-
Механические эффекты
- Упрочнение, охрупчивание, ползучесть, растрескивание
- Охрупчивание корпуса реактора, снижение энергии разрушения
- Восстановление пластичности путем отжига
-
Ползучесть и растрескивание
- Ускорение ползучести в облученных материалах
- Коррозионное растрескивание под напряжением (IASCC) в сплавах с водой