Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1957, H. 45 - Strålningsskador i fasta ämnen, av Karl-Johan Blom
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Karl-Johan Blom
Strålningsskador
1 fasta ämnen
620.192 : 621.039.43
Vid bestrålning av fasta ämnen med partiklar
kan nya kemiska föreningar bildas genom
om-lagring av atomerna (huvudsakligen i
organiska material, t.ex. plaster), elektroniska
defekter uppstår i atomerna (av betydelse för
jonkristaller, t.ex. natriumklorid), punktdefekter
(vakanser och mellanrumsatomer) bildas i
kristaller, eller atomer av andra grundämnen
uppstår genom kärnreaktioner.
För metaller är endast skador av de två
sistnämnda typerna av intresse. Reaktionerna
orsakas av neutroner, atomer eller atomfragment.
De förstnämnda kan vara snabba med ca 2 MeV
energi per neutron (hastighet 20 000 km/s)
eller termiska med 0,025 eV energi (hastighet
2 km/s).
Energiåtgången vid de gitterstörningar, som
kan uppstå i metaller, är i medeltal per atom
0,17 eV vid smältning, 3,5 eV vid förångning,
1 eV för vakanser och 4 eV för
mellanrumsinlagring. En metalls värmeenergi är ungefär
3 kT (k Bolzmans konstant, T temperatur) per
atom vilket vid rumstemperatur motsvarar
0,075 eV. Härav framgår att snabba men inte
termiska neutroner kan orsaka
gitterstörningar av de nämnda typerna.
En atoms medelenergi efter kollision med en
neutron är ungefär 2 E/A, där E är neutronens
energi och A ämnets atomvikt. Vid bestrålning
med 2 MeV neutroner blir sålunda energin för
träffade 14C-atomer 280 keV och för träffade
wCu-atomer 60 keV. En kopparatom kan
åstadkomma ca 600 vakanser och
mellanrumsatomer.
Material i en atom reaktors kärna
Beryllium har intresse bl.a. som
kapslings-material för bränsleelement på grund av dess
Referat av två föredrag av A H Cottreix, Harwell, hållna
i Stockholm den 1 och 2 oktober 1957.
Fig. 1.
Kantdisloka-tion; O besatt
gitter-plats, O vakant plats i
ett visst snitt, x
mellanrumsatom i ett
annat snitt.
Dislokatio-nen tänks gå
vinkelrätt mot papperets
plan genom linjernas
AB och CD
skärningspunkt.
relativt stora varmhållfasthet och låga
absorp-tionstvärsnitt för termiska neutroner. Om en
berylliumkärna träffas av en neutron med mer
än 1,8 MeV energi, sker reaktionen
8Be + n —> 24He + 2n
Vid bestrålning av ett berylliumprov med 102*
n/cm2 bildades 2 000 cm3 (0°C, 760 torr) gas
per cm3 beryllium.
Bor används i regleringsstavar, då den
(särskilt isotopen 10B) har stort
absorptionstvär-snitt för neutroner. Med dessa ger bor 10
reaktionen
10B + n —> 7Li + 4He + 2,26 MeV
Uran 235 reagerar med termiska neutroner
enligt formler av typen
235U + n—► MSr + 140Xe + 2n + 160 MeV
Genom ädelgasutvecklingen i de nämnda
ämnena sväller de varför de måste ha god
duk-tilitet för att vara användbara.
Vid neutronbestrålning sväller dessutom uran
längs den gitteraxel, i vilket bindningen
mellan atomerna är svagast, och krymper längs den
axel där bindningen är starkast. Längs den
tredje gitteraxeln sker ingen förändring. Till
följd härav omlagras atomerna genom
diffusion. Vid ett prov har en enkristall av uran
förlängts 12 % genom inverkan av 1012 n/cnrs
vid 200°C under ett år. Vid temperaturer över
450°C sker ingen sådan förändring.
På grund av uranets beteende måste
bränsleelement av a-uran, vilka skall arbeta vid
400° C eller lägre temperatur, vara fria från
textur och tillräckligt finkorniga. Grovkorniga,
texturfria, polvkristallina stavar förlängs
visserligen inte men blir i stället rynkiga på
ytan. Urandioxid förlängs inte och blir inte
heller rynkig, men den pulvriseras på grund
av ädelgasbildning och termiska spänningar.
Metaller beter sig inte på detta sätt därför att
de har en viss duktilitet.
I grafit, som används som moderator, binds
vid neutronbestrålning en avsevärd
energimängd genom att vissa kolatomer slås ur sina
jämviktslägen i gittret. Vid rumstemperatur
kan upp till var hundrade kolatom komma ur
jämvikt vilket betyder en energiabsorption av
0,05 eV per atom. Den bestrålade grafiten har
då vid rumstemperatur samma energiinnehåll
som obestrålat material har vid 200°C.
Upphettas bestrålad grafit, frigörs den upplagrade
energin.
Konstruktionsmaterial
Vissa metaller, såsom koppar, nickel och stål,
får högre brottgräns, större hårdhet och
mindre slagseghet vid neutronbestrålning. Detta
kan förklaras enligt dislokationsteorin. En
förutsättning för en metalls plastiska
deformation är närvaro av dislokationer vilka är
linjefel i gittret (Tekn. T. 1953 s. 475). I icke
deformerade gitter är de normalt rätlinjiga. Den
för plastisk deformation betydelsefullaste ty-
TEKN I SK TIDSKRIFT 1957 HQ1
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
