УДК 621.039.53(06) Гелий и водород в реакторных материалах А.М. ОВЧАРЕНКО Московский инженерно-физический институт (государственный университет) МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ ПУЗЫРЬКОВ ГЕЛИЯ ПРИ ВЫСОКИХ СКОРОСТЯХ ГЕНЕРАЦИИ АТОМОВ ГЕЛИЯ И ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ ОТЖИГЕ Моделирование эволюции гелий-вакансионных скоплений необходимо для выяснения роли гелия в микроструктурных изменениях материалов. Сложность задач, связанных с исследованием накопления газовых пузырьков, предполагает их численное решение с использованием приближенных методов. Разработан и применен метод группирования, позволяющий моделировать эволюцию пузырьков гелия как в условиях облучения, так и при высокотемпературном отжиге. Проведено детальное исследование механизмов влияния гелия на зарождение газовых пузырьков. Процессы зарождения, роста и коалесценции кластеров точечных дефектов являются исходными процессами, ответственными за изменения механических и физических свойств металлов при облучении и термической выдержке. Количественная оценка этих изменений требует корректного описания эволюции микроструктуры кластеров точечных дефектов, охватывающей все стадии, от зарождения до коалесценции. Необходимость сопоставления количественных теоретических оценок с данными экспериментальных наблюдений требует разработки, с одной стороны, более реалистичной теории эволюции кластеров точечных дефектов, а с другой развития методов приближенного численного описания кинетики кластеризации точечных дефектов. Численное решение задач кластеризации в условиях облучения и отжига является главным направлением количественного анализа. Реалистичное описание кинетики кластеризации требует рассмотрения скоплений, содержащих большое число точечных дефектов и/или атомов, приводя к необходимости численного решения системы такого же большого числа кинетических уравнений, что затруднительно. Выход состоит в уменьшении их числа. Метод группирования, впервые предложенный Киритани [1], обеспечил необходимое сокращение числа уравнений, но, как было показано в работе [2], оказался неточен. В работах [2, 3] был предложен альтернативный метод группирования, устраняющий принципиальные недостатки метода Киритани. Использование нового метода показало его эффективность [2, 3]. Он был обобщен добавлением учета 156 ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 1 УДК 621.039.53(06) Гелий и водород в реакторных материалах влияния газовых примесей, а затем расширен введением учета механизма коагуляции подвижных газовых пузырьков в групповом приближении. Построение адекватной, предсказательной теории эволюции кластеров точечных дефектов невозможно без детального изучения механизмов влияния газовых примесей, в данном случае гелия, на эволюцию микроструктуры материала. В частности, требуют подробного изучения механизмы миграции гелия, такие как: вакансионный, замещения, диссоциации гелия, миграции в составе подвижных комплексов. Также требуются исследования влияния газонаполнения моновакансий на интенсивность зарождения пузырьков, влияния энергетики мельчайших газосодержащих комплексов на эволюцию всей популяции пузырьков гелия. В результате выполнения данной работы получены следующие основные результаты. Проведено моделирование накопления гелиевых пузырьков с помощью нового метода группирования. Показано, что разное число атомов гелия, накопленное моновакансией, меняет интенсивность зарождения газовых пузырьков. Показано, что при температурах ниже 0,5Tпл механизмы миграции гелия по типу «замещения» и «вакансионный» предпочтительны. При температурах, близких к 0,5Tпл, термическое растворение атомов гелия из пузырьков становится существенным. Показана необходимость учета коагуляции подвижных газовых пузырьков в условиях высокотемпературного отжига. Показано, что предположение, например из [4], о том, что пузырьки газа сохраняют термическое равновесие в течении отжига, соответствует действительности до достаточно высоких температур. Выяснены границы применимости известной «модели диатомного зарождения» Тринкауса [5]. Список литературы 1. Kiritani M. J. Phys. Soc. Japan, 1973, v. 35. Р. 95. 2. Golubov S.I., Ovcharenko A.M., Barashev A.V., Singh B.N. Philos. Mag. 2001, v. A81. Р. 643. 3. Ovcharenko A.M., Golubov S.I., Woo C.H., Hanchen Huang. Comp. Phys. Comm., 2003, v. 152. Р. 208–226. 4. Zell V., Trinkaus H., Schroeder H. J. Nucl. Mater., 1994, v. 212215. Р. 320. 5. Trinkaus H. Radiat. Eff., 1983, v. 78. Р. 189. ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 1 157