Radiation induced softening of crystals

Abstract

Under irradiation of crystals, atomic vibrations of the lattice that are large enough in amplitude so that the linear approximation and therefore the conventional phonon description of the lattice is not enough. At the same time, these vibrations are localized and can travel long distances in a crystal lattice [1,2]. In metals and other crystals, they are called discrete breathers (DBs), which are the secondary products of irradiation damage, the primary one being the creations of defects that involve atom displacements to produce point and extended defects, which results in radiation induced hardening (RIH). A part of the remaining energy transforms in DBs before decaying into phonons. Thus, while a material is being irradiated in operational conditions, as in a reactor, a considerable amount of DBs with energies of the order of one eV is produced, which helps dislocations to unpin from pinning centers, producing Radiation Induced Softening (RIS), which opposes RIH [3,4]. This effect is investigated under (in-situ) impulse and steady-state electron irradiation.

При опроміненні кристалів виникають атомні коливання кристалічної решітки, які є достатньо великими за амплітудою, так що лінійного наближення і, отже, звичайного фононного опису решітки недостатньо. У той же час, ці вібрації локалізовані і можуть проїжджати великі відстані [1,2]. У металах та інших кристалах вони називаються дискретними бризерами (ДБ) і є вторинними продуктами пошкодження опроміненням, основними з яких є точкові та розширені дефекти, що призводять до радіаційно-індукованого зміцнення. Частина енергії, що залишилася, трансформується в ДБ, перш ніж розпадатися на фонони. Таким чином, поки матеріал опромінюється в робочих умовах, як у реакторі, існує значна кількість ДБ з енергіями порядку одного електронвольта, що допомагає дислокаціям відкріпитися від центрів закріплення, приводячи до радіаційно-індукованої пластифікації (РІП) кристалів, що протистоїть радіаційно-індукованому зміцненню [3,4]. Цей ефект досліджується при (in-situ) імпульсному та стаціонарному електронному опроміненні.

При облучении кристаллов возникают атомные колебания кристаллической решетки, которые являются достаточно большими по амплитуде, так что линейного приближения и, следовательно, обычного фононного описания решетки недостаточно. В то же время, эти колебания локализованы и могут распространяться на большие расстояния [1,2]. В металлах и других кристаллах они называются дискретными бризерами (ДБ) и являются вторичными продуктами радиационного облучения, основными из которых являются точечные и протяженные дефекты, приводящие к радиационно-индуцированному упрочнению. Часть энергии трансформируется в ДБ, прежде чем распадаться на фононы. Таким образом, пока материал облучается в рабочих условиях как в реакторе, возникает значительное количество ДБ с энергиями порядка одного электронвольта, что помогает дислокациям открепляться от центров закрепления и приводит к радиационно-индуцированной пластификации (РИП) кристаллов, противостоящей радиационно-индуцированному упрочнению [3,4]. Этот эффект исследуется при (in-situ) импульсном и стационарном электронном облучении.