Поведение нанокристаллических структур и
дисперсных выделений в условиях
облучения металлическими и газовыми ионами.
В настоящее время дисперсно-упрочненные
феррито-мартенситные стали являются основными конструкционными материалами для
ядерных реакторов 4-го поколения и термоядерных реакторов. Добавление в их
состав дисперсных частиц окислов приводит к снижению величины распухания,
повышению температуры эксплуатации и улучшению механических свойств. Однако
наличие дисперсных частиц (выделений) внутри многокомпонентной матрицы приводит
к появлению иных проблем, таких как совместимость границ выделение - матрица и ролью данных границ в накоплении гелия и
водорода, стабильность данных выделений при облучении. Отдельного рассмотрения
требует проблема перераспределения потоков радиационных дефектов в материале по мере появления в процессе облучения
радиационно-индуцированных выделений типа Me23С6, MeX и др.
Также следует отметить проблему,
специфическую для термоядерных реакторов, а именно, защита первой стенки
реактора покрытиями, препятствующими накоплению гелия и водорода и защищающими ее от эрозии.
В Национальном научном центре
“Харьковский физико-технический институт” (г.Харьков, Украина) проводится изучение
радиационной устойчивости конкретных конструкционных сталей и исследуются модельные материалы, в которых будут
присутствовать дисперсные выделения с различной кристаллографической структурой.
Разностороннее исследование таких структур после облучения металлическими и
газовыми ионами, а также насыщения водородом, позволит ответить на вопросы,
связанные с устойчивостью нанодисперсных частиц под облучением, их влиянию на
развитие вакансионной и газовой пористости, а также об устойчивости
нанокристаллических покрытий к накоплению гелия и водорода.
Для создания дисперсно-распределенных наночастиц в
поликристаллической матрице производится испарение металлов с энергиями связи, кардинально
отличающимися от энергии связи материалов - примесей внедрения. Осаждение такой
смеси в условиях бомбардировки газовыми ионами приводит к формированию на базе
более активного металла нитридов, оксидов или карбидов, вкрапленных в
поликристаллическую матрицу другого металла.
Таким образом, могут быть созданы
разнообразные модельные структуры, на которых будут исследованы основные
закономерности поведения нанодиспергированных частиц в условиях бомбардировки
высокоэнергетичными ионами.