第七讲核材料的辐照效应杨亮南京航空航天大学反应堆材料的辐照问题反应堆（特别是堆内）晶态合金材料在长期经受各种粒子、射线辐照，特别是中子辐照时产生结构和性能的变化
表现为：辐照生长、肿胀、蠕变加快、氢脆氧化、应力开裂、塑性和韧性下降等
即结构不稳定，机械、物理、化学性能逐步下降，影响其服役寿命
核材料的辐照效应本质粒子辐照，特别是中子辐照时，粒子与原子的各种碰撞效应导致受激发原子的自由迁移，再通过撞击其他原子导致级联效应的产生
在此过程中，缺陷萌生、长大，并集中于晶界，甚至于材料表面
微观的空位、空穴等缺陷长大、集中，发展为介观到宏观尺度的空洞，最终导致材料的结构变化和损伤，性能失效
因此，被激发原子的随机迁移性与晶体内部结构的有序性之间的矛盾是制约晶态合金耐辐照性的最根本原因
理论计算辐照环境下纳米晶材料的结构变化A传统晶态合金B纳米晶材料1BaiXM,etc
,Science,327,1631(2010);2AcklandG,Science,327,1587(2010)一锆合金的辐照效应1
单位体量材料积中位移原子数与原子总数之比定义为原子位移（dpa），通常以其值来衡的辐照损伤程度，在典型轻水堆电站中锆合金包壳每一次循环下所受到的辐照损伤为20(dpa)，约相当于10-7dpa/s,可见很严重
要使锆原子位移就必须向其提供足够的能量，这一位移能量阈值Ed为25~27ev
而对于1Mev的入射中子，锆原子接受的反冲能量平均值为20kev，其最大值可达40kev，显然都远高于锆原子位移所需的能量，从而出现初级位移原子
在（2~3）×1019n/cm2的注量后观察到了空位环和空位间隙，这时产生的空位环主要是型1/3环，空位环和间隙环大体上均衡发展是锆合金的特点，其比例取决于辐照温度和注量，注量达到(3~8)×1021n/cm2后还产生型1/6环，这只是空位环
