Радиационное повреждение нейтронами.

Изменение ядерных, физических, тепловых, химических или механических свойств материалов ядерных реакторов под влиянием интенсивного облучения называют радиационным повреждением. Главным радиационными эффектами, протекающими в материалах ядерных реакторов в результате взаимодействия с основными частицами излучения, являются ионизация и атомные смещения. Ионизация в металлах быстро релаксирует.Атомныесмещения, созданные, например, нейтронами, остаются в качестве повреждения. Поскольку нейтрон не имеет заряда, он создает радиационное повреждение только при взаимодействии с ядрами материалов ядерных реакторов. Быстрый нейтрон может передать энергию и импульс ядрам, с которыми он взаимодействует, при этом соударившиеся с ним ядра смещаются из своих регулярных положений в кристалле. При облучении нейтронами изменяются свойства материалов и существенно снижаются эксплуатационные характеристики и срок службы материалов ядерных реакторов.

Существуют несколько типов радиационных дефектов, создаваемых интенсивным ядерным излучением, в частности при облучении быстрыми нейтронами.

1. Вакансии.

2.Междоузельные атомы.

3. Примесные атомы.

4. Ионизация и возбуждение электронов.

5. Температурные или тепловые пики.

6. Пик смещения.

7. Замещение соударения.

14) Торий—

радиоактивный химический элемент семейства актиноидов с атомным номером 90. Сам по себе не является делящимся(расщепляющимся) материалом. При облучении природного тория тепловыми нейтронами образуется 233U, который можно извлечь и использовать как расщепляющийся материал.

Торий — мягкий серебристый металл. Температура плавления тория 1968 К, плотность 11,71 г/см8; коэффициент теплового расширения в интервале температуры 303—873 К составляет 12 *10~6 град"1. Природный торий состоит из практически чистого изотопа с относительной атомной массой 232. Кроме него известны еще пять природных и семь искусственных изотопов тория.

Механические характеристики. Чистый торий пластичен и легко деформируется в холодном состоянии. Сравнительно небольшие загрязнения существенно сказываются на механических свойствах тория. В зависимости от способа получения варьируются и предел прочности (140—220 МПа), предел текучести (80—130 МПа), относительное удлинение (20—50%). Примеси большинства элементов, особенно углерода, заметно упрочняют торий, а примеси кислорода и азота почти не влияют на механические характеристики тория. Прочность тория быстро падает с ростом температуры.

Коррозионная стойкость. Торий более коррозионно-стоек, чем уран и плутоний. Поверхность его на свежем срезе остается неокисленной длительное время. С увеличением температуры скорость окисления тория на воздухе возрастает. При температуре до 1123 К окисление идет по линейному закону с образованием двуокиси тория. В дистиллированной воде торий стоек до 273 К. На поверхности металла образуется защитная пленка. С дальнейшим повышением температуры скорость коррозии тория в воде резко возрастает. Легирование титаном, цирконием, бериллием повышает стойкость тория.

Радиационная стойкость. В жидкометаллических теплоносителях торий стоек. Загрязнение жидких металлов кислородом снижает его стойкость. Металлический торий не претерпевает аллотропических превращений и до температуры 1673 К имеет изотропную решетку.

С точки зрения переработки топлива ториевый цикл также обладает некоторыми недостатками. В процессе выгорания в топливе накапливается изотоп U-232, в цепочке распада которого в свинец присутствуют изотопы Bi-210 (g с энергией 1,6Мэв), Po-212 (g с энергией 2,6Мэв) и особенно неприятный изотоп Tl-208 (энергия g-частиц 2,6 МэВ). Работа с таким облученным топливом требует развития технологий дистанционной переработки и изготовления топлива. Кроме этого, происходит увеличение радиотоксичности тория за счет появления сравнительно короткоживущих изотопов тория, что может усложнить рециклирование тория.