Математическое моделирование радиационной ползучести реакторного топлива на примере урана и его сплавов

Abstract

Разработана модель радиационной ползучести в рамках механизма скольжения и переползания дислокаций, основанная на концепции дислокации как неидеального стока для точечных дефектов. Предложенная модель работоспособна при установившейся концентрации точечных дефектов (ТД), создаваемых облучением, значительно превышающей термически равновесную. Представлены результаты компьютерного исследования кинетики гибкой дислокации, взаимодействующей с препятствиями, при пересыщении ТД в зависимости от внешней нагрузки, температуры, концентрации ТД, мощности сферического центра расширения, диаметра дислокационной петли, а также результаты исследования кинетики гибкой дислокации в системе случайно распределенных сферических центров расширения и дислокационных петель. Представлены кривые зависимости установившейся скорости радиационной ползучести от температуры для технического урана и его сплавов с малыми добавками молибдена (от 0,9 до 1,3%).

Розроблено модель радіаційної повзучесті в рамках механізму повзання та переповзання дислокацій на основі концепції дислокації як неідеального стоку для точкових дефектів. Запропонована модель працездатна для усталеної концентрації точкових дефектів (ТД), які створюються опроміненням, що значно перевищує термічно рівноважну. Наведені результати комп’ютерного дослідження кінетики гнучкої дислокації, яка взаємодіє з перешкодами при пересиченні ТД в залежності від зовнішнього навантаження, температури, концентрації ТД, потужності сферичного центру розширення, діаметра діслокаційної петлі, а також результати дослідження кінетики гнучкої дислокації у системі випадково розподілених сферичних центрів розширення і діслокаційних петель. Наведені криві залежності усталеної швидкості радіаційної повзучості від температури для технічного урана та його сплавів з малими домішками молібдена (від 0,9 до 1,3%).

The model of a radiation creep is explained within the framework of the mechanism of gliding and climbing dislocations based on the conception of a dislocation as not ideal sink for point radiation defects (PRD). The offered model is efficient for installed concentration PRD, considerably exceeding thermally steady state concentration. The gliding of dislocation are describing as due to moving dislocation kinks in Peierl's relief. The climbing of dislocation are describing as due to moving dislocation jogs. The mathematical model for the computer program simulating the offered model of radiation creep is developed. The complex of the computer programs simulating the radiation creep is developed. The computer simulation researches are conducted and the outcomes of a research of a kinetics of a flexible sliding and climbing dislocation interacting to obstacles of a various type (spherical centre of extension, dislocation prismatic loop and their spatially random distributions) for various installed concentration PRD, external loadings and temperatures are represented. The curves of installed rate of a radiation creep from temperature for uranium and its alloys with small additions of molybdenum (from 0,9 to 1,3 %) are obtained.