Облучении нейтронами

толщин (200 мм и выше). Концентрация мощности электронного пучка может достигать огромных значений —• до 500 МВт на 1 см2 облучаемой поверхности.

внести свой вклад в общий ток неосновных носителей заряда фотодиода. Ток неосновных носителей, вызванный освещением, не зависит от напряжения, приложенного к р -n-переходу, он пропорционален световому потоку и называется световым током или фототоком. При этом следует отметить, что одновременно с процессом генерации пар носителей заряда происходит и их рекомбинация. Поэтому достигнут p-n-перехода и перейдут через него только те носители, диффузионная длина которых L больше ширины области р или п. Кроме того, интенсивность света уменьшается по глубине облучаемого тела, поэтому генерация пар носителей происходит в основном на внешней облучаемой поверхности. Если ширина облучаемой области меньше диффузионной длины дырок, что соответствует реальным структурам фотодиодов, фототек в фотодиоде будет обусловлен движением дырок области п.

пряжении во всем объеме кристалла вблизи облучаемой поверхности. При больших размерах фоточувствительной площадки трудно получить однородную по толщине и структуре тонкую(0,1 —0,3 мкм) пленку п+—Si или PtSi на поверхности кристалла. В неоднородной пленке возможно образование микроучастков с пониженным напряжением лавинного пробоя, вследствие чего лавинное размножение носителей будет происходить лишь в небольшом объеме кристалла и плотность фототока существенно уменьшится.

пряжении во всем объеме кристалла вблизи облучаемой поверхности. При больших размерах фоточувствительной площадки трудно получить однородную по толщине и структуре тонкую(0,1 —0,3 мкм) пленку п+—Si или PtSi на поверхности кристалла. В неоднородной пленке возможно образование микроучастков с пониженным напряжением лавинного пробоя, вследствие чего лавинное размножение носителей будет происходить лишь в небольшом объеме кристалла и плотность фототока существенно уменьшится.

В работе [24а] исследовали вспучивание и эрозию молибдена и его сплавов (ЦМ-10* и МР-47**) при облучении ионами гелия с энергией 20 кэВ. Нелегированный молибден исследовали в виде монокристаллических образцов, в которых кристаллографическое направление <111> составляло 6° по отношению к нормали к облучаемой поверхности. Образцы сплавов молибдена приготовляли из прокатанной фольги толщиной 0,1 мм. Перед облучением все образцы полировали механически, а затем электролитически. Облучение проводили на установке с разделением ионов по массам и энергиям при условиях, описанных в работе [94а].

фото^ЭДС. Такие фотодиоды называют полупроводниковыми фотоэлементами. Во втором случае в цепь фотодиода включают источник питания, создающий обратное смещение p-n-перехода { 1.49). Если фотодиод не освещен, он ведет себя как обычный диод, через него проходит обратный ток, образованный неосновными носителями заряда областей р и п (в данном случае его можно назвать темновым). Если на фотодиод падает свет, то вследствие внутреннего фотоэффекта в обеих областях фотодиода генерируются пары носителей заряда. Неосновные носители заряда, для которых поле p-n-перехода является ускоряющим, могут легко преодолеть p-n-переход и попасть в смежную область (дырки п-области - в область р, а электроны р-области - в область п) и тем самым внести свой вклад в общий ток неосновных носителей заряда фотодиода. Ток неосновных носителей, вызванный освещением, не зависит от напряжения, приложенного к р-п-переходу, он пропорционален световому потоку и называется световым током или фототоком. При этом следует отметить, что одновременно с процессом генерации пар носителей заряда происходит и их рекомбинация. Поэтому достигнут p-n-перехода и перейдут через него только те носители, диффузионная длина которых / больше ширины области р или п. Кроме того, интенсивность света уменьшается по глубине облучаемого тела, поэтому генерация пар носителей происходит в основном на внешней облучаемой поверхности. Если ширина облучаемой области меньше диффузионной длины дырок, что соответствует реальным структурам фотодиодов, фототек в фотодиоде будет обусловлен движением дырок области п.

где КЛ - коэффициент абсорбции (табл. 3.8); F — площадь облучаемой поверхности, см2; Е — солнечная радиация, Вт/см2.

За площадь облучаемой поверхности принимают площадь проекции единицы длины кабеля на плоскость, перпендикулярную падающим лучам. В среднем дополнительный нагрев составляет около 15°С, а при определенных условиях, например для горизонтально проложенных кабелей, дополнительный нагрев достигает 20 °С и более. Таким образом, в случае прямой солнечной радиации и температуре окружающего воздуха 40 — 45 °С допустимая токовая нагрузка для кабелей некоторых марок даже при малом коэффициенте абсорбции составит 30 — 40% нормируемой величины. Поэтому необходимо для всех видов трасс, подверженных солнечной радиации, предусматривать солнцезащитные устройства. Необходимость солнцезащитных устройств диктуется также ускоренным старением кабельных ма-

щадь облучаемой поверхности; Я (Я,) — отношение энергии РИ,

Аналогичный эффект увеличения эффективности поглощения солнечного излучения достигается также текстурированием фронтальной и тыльной поверхностей кремниевых СЭ, увеличивающим долю лучей, распространяющихся в полупроводнике под большими углами относительно нормали к облучаемой поверхности, что приводит к уменьшению глубины поглощения солнечного излучения.

По конструктивному исполнению мощные кремниевые СЭ можно разделить на два основных типа: фотоэлементы с р—ге-переходомг расположенным параллельно облучаемой поверхности; многопереходные СЭ с несколькими р—и-переходами, расположенными перпендикулярно или параллельно облучаемой поверхности.

Выход продуктов при делении. Некоторые из тяжелых ядер легко делятся при облучении нейтронами различной энергии. В реакторах с водой около 90% делений происходит при захвате тепловых нейтронов. Возникающие при делении вторичные нейтроны имеют довольно высокую энергию, от 18 Мэв и ниже*. Своего рода искусством является проектиро-

Помимо указанной реакции, при облучении нейтронами некоторых элементов протекают реакции типа (п, р), т. е. происходит захват нейтрона и испускается протон, или по реакции (п, у), когда получаются изотопы, которые в последующем претерпевают р-распад, например получение иода-131 из тел-лура-130.

Принцип работы ЭДН основан на свойстве некоторых ядер (серебро, родий, ванадий) превращаться при поглощении нейтрона в радиоактивное ядро, которое через некоторое время претерпевает р-распад с излучением быстрого электрона (Э-частицы). Конструктивно ЭДН ( 11.6) выполнен в виде кабеля с внешним диаметром 1,5 — 8 мм, содержащего эмиттер /, выполненный из указанных веществ. Эмиттер окружен герметичным коллектором 2, изолированным от эмиттера изолятором 3. При облучении нейтронами в эмиттере накапливаются р-активные ядра. Быстрые электроны, образующиеся при их распаде, проникают через изолятор к коллектору, благодаря чему во внешней цепи идет ток, пропорциональный нейтронному потоку, регистрируемый прибором 4. Внешнего источника напряжения для ЭДН не требуется. Они чувствительны только к нейтронам и проблемы компенсации у-фона для них не возникает.

Единственный метод, позволяющий исследовать зарождение и рост пор непосредственно в процессе облучения, — облучение в высоковольтном электронном микроскопе (ВВЭМ). При этом можно исследовать динамику развития индивидуальных пор; взаимосвязь дислокационной структуры, ее подвижности и развития радиационной пористости; взаимосвязь распада твердого раствора в процессе облучения, выделений и развития радиационной пористости; развитие пор, созданных ранее — при предварительном облучении нейтронами или ионами.

Совпадение по величине одной из характеристик радиационного распухания, например ДУ/У, при облучении нейтронами и заряженными частицами не означает ускоренного воспроизводства реакторного распухания. Условия облучения, соответствующие такому совпадению, условно можно называть эквивалентными по величине данной характеристики. При этом совпадение значений двух других характеристик пористости (Nv и d0), как правило, не наблюдается. Подбор условий, «эквивалентных» по величине радиационного распухания, вызванного облучением частицами различного сорта, носит эмпирический характер. Вероятность определения «эквивалентных» условий при эмпирическом подборе зависит от статического набора данных и требует значительного расширения имитационных исследований.

В зависимости от типа реактора вопрос радиационного роста может иметь, в общем, неодинаковую технологическую ценность. Изменение размеров урана, циркония, графита вследствие радиационного роста наблюдается в интервале температур примерно до 300—400° С, поэтому проблема роста наиболее важна для реакторов, охлаждаемых водой, и для некоторых типов газовых реакторов. Ранее предполагалось, что основная причина радиационного роста заключается в анизотропии кристаллографической структуры урана, циркония, графита. Однако в последнее время получены данные о том, что эффект анизотропного изменения размеров в результате облучения проявляется также в металлах с ГЦК- и ОЦК-структурами, предварительно подвергнутых пластической деформации [1]. Эти результаты свидетельствуют о том, что радиационный рост не является свойством, присущим исключительно кристаллам с анизотропной структурой. Таким образом, область проявления эффекта радиационного роста может затрагивать довольно широкий круг материалов, в связи с чем исследования этого явления занимают важное место в рамках комплексной проблемы радиационной стойкости реакторных материалов. Наиболее исследованным в настоящее время является радиационный рост моно- и поликристаллов а-урана при облучении нейтронами, вызывающими деление ядер U235. Радиационный рост урана и связанные с ним эффекты значительного ускорения ползучести и «кавитационного» распухания топливных материалов на основе металлического урана относятся к числу тех проблем, которые возникли в связи с необходимостью обеспечения размерной стабильности тепловыделяющих элементов ядерных реакторов. В последние годы систематизированный и целенаправленный характер принимают исследования радиационного роста циркония, ввиду того что циркониевые материалы находят все более широкое применение в ядерной энергетике.

Монокристаллы орторомбической а-фазы урана при облучении нейтронами, вызывающими деление, удлиняются в кристаллографическом направлении [010], сокращаются с такой же скоростью в направлении [100] и остаются без изменения вдоль направления [001] [6]. В цирконии, обладающем гексагональной структурой, вдоль оси С (направление [00011) наблюдается сокращение по всем направлениям в базисной плоскости — удлинение [3].

12. Ибрагимов Ш. Ш. Влияние примесей в железе и никеле на изменение их механических свойств при облучении нейтронами.— физика металлов и металловедение, 1969, 27, вып. 6, с. 1084—1087.

его кристаллической решетки возрастает на сотые доли процента [14, 165, 189]. В соответствии с этим при облучении нейтронами незначительно меняются и геометрические размеры образцов. Так, стержни из молибдена, облученные нейтронами (флюенс 1,8-1019 нейтр/см2), удлинились всего лишь на 0,024% [165]. Как следствие роста плотности дефектов кристаллической решетки у молибдена, облученного при относительно низких температурах, наблюдали небольшое повышение электросопротивления, твердости, пределов прочности и текучести. Пластичность молибдена при облучении нейтронами уменьшается незначительно [188]. Вакансии и внедренные атомы в молибдене, облученном при температуре жидкого гелия, при той же температуре, что и в металле, облученном электронами, т. е. примерно при 30 К, по-видимому, мигрируют к дислокации, приводя их к восхождению [200].

При облучении нейтронами большинства видов технической керамики заметные изменения наблюдаются при интегральном потоке 1020 н/см2, при некотором^ колебании этого значения для разных видов керамики. Как правило, при нейтронном облучении изделия технической керамики увеличиваются в размерах вследствие расширения кристаллической решетки примерно на 0,1—0,3%. Плот-

При облучении нейтронами некоторых видов керамики происходит выделение газа, что может привести к засорению вакуумного устройства с участием керамики. В результате распада самих нейтронов выделяется водород, а в результате взаимодействия нейтронов с ядрами, входящими в состав керамики, образуются инертные газы. Особенно способствуют выделению инертных газов оксиды В2О3, Fe2O3, BaO, K2O, находящиеся в составе керамики. Кроме того, под влиянием излучения возможно протекание ряда химических реакций, сопровождающихся выделением газов. Например, при облучении ВеО в результате диссоциации и других реакций выделяются СО, СО2, Н2О, О2, Не в количестве 1 см3 на 1 см3 ВеО.