Глава XXV. СПЛАВЫ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
1. Влияние облучения на свойства металлов
Металлы, из которых изготовлены реакторы, подвергаются облучению различными элементарными частицами, образующимися при работе реактора. Эти частицы, особенно быстрые нейтроны, глубоко проникают внутрь металла и вызывают остаточное изменение его свойств.
Изменение свойств обусловлено тем, что внедряющиеся в кристаллическую решетку элементарные частицы, особенно нейтроны, не имеющие электрического заряда и поэтому электрически не взаимодействующие с электронами и протонами, выбивают из регулярных мест в решетке атомы, которые в свою очередь могут выбивать попадающиеся на пути другие атомы. Теория показывает, что один нейтрон может вывести из равновесного состояния при помощи выбитых атомов до 300 атомов в алюминии. Такие сильные нарушения в кристаллической решетке создают в ней дефектные места.
Кроме того, дефекты возникают в результате образования термических пиков. Дело в том, что часть энергии нейтронов затрачивается на возбуждение упругих колебаний отдельных групп атомов. Это соответствует как бы резкому возрастанию температуры в небольшом объеме. Вслед за локальным увеличением температуры происходит быстрое рассеяние тепла (посредством теплопроводности) и металл в этом месте получает закалку, сопровождающуюся сильными остаточными искажениями решетки.
Образование таких дефектов затрудняет перемещение дислокаций и упрочняет металл. В общем по влиянию на свойства металла ядерное облучение похоже на наклеп.
Так, ядерное облучение, увеличивая прочность простых сталей в 1,5-2 раза, примерно в такой же степени уменьшает пластичность и вязкость. Эффект ядерного упрочнения металла, подвергнутого предварительно обычным методам упрочнения (наклепу, закалке), меньше, чем в случае неупрочненного, отожженного металла. С повышением температуры эффект ядерного облучения уменьшается и при температурах выше порога рекристаллизации он практически отсутствует.
Необходимо иметь в виду, что при облучении могут появиться атомы новых элементов в результате деления или захвата нейтрона ядром атома основного металла. При длительном облучении чистый металл может превратиться в сплав вследствие превращения некоторого числа его атомов в другие элементы.
Наконец, в результате нейтронного облучения металл становится радиоактивным и опасным для здоровья человека.
