Исследование радиационно-стимулированных структурно-фазовых превращений в облученном Zr методом мессбауэровской спектроскопии

Аннотация

В статье рассматривается исследование влияния высокоэнергичных однозарядных ионов 57Fe энергии 1 МэВ, током пучка на мишени ~100 нА, дозой 5х1016 ион/см2 на структурно-фазовое состояние циркония.
Методами мессбауэровской спектроскопии в геометрии на пропускание (МС), конверсионной электронной мессбауэровской спектроскопии (КЭМС) и растровой электронной микроскопии (РЭМ) проведены исследования влияния высокоэнергичных однозарядных ионов 57Fe на структурно-фазовое состояние циркония. Определены длины проективного пробега ионов 57Fe в цирконии, рассчитано число атомов мишени, подвергнутых облучению, а также оценено число смещений, вызванных этими ионами. Проведено моделирование радиационных повреждений материалов циркония путем облучения образцов на ускорителе заряженных частиц зондовыми мессбауэровскими атомами для получения ядерно-физических данных из зоны воздействия этих атомов на структурно-фазовое состояние облученных образцов в условиях, близких к реакторным. Оценено электронное состояние имплантанта в этих материалах. Рассчитана концентрация имплантированных атомов в приповерхностном слое и объеме образцов.
В частности, показано, что длина проективного пробега ионов 57Fe в цирконии составила 497 нм, общее число смещенных атомов 3.4х1020, число смещений на атом (сна) 159. Растворимость Fe в Zr составляет 0.03%. Однако при облучении циркония ионами 57Fe в результате термических рекомбинаций вакансий и междоузельных атомов внутри каскада смещений, обусловленных термическими пиками, происходит формирование интерметаллидов Zr3Fe, ZrFe2 и твердого раствора Zr (Fe).

Литература

1 XiongZhihong, Cheng Songbai, XuRuicong, Tan Yuecong, Zhang Huaiqin and XuYihua, Annals of Nuclear Energy, 139, 107284 (2020).

2 M. Messner, V. Phan and T. Sham, International Journal of Pressure Vessels and Piping, 178, 103997 (2019).

3 O. Muránsky, C. Yang, H. Zhu, I. Karatchevtseva, P. Sláma, Z. Nový, and L. Edwards, Corrosion Science, 159, 108087 (2019).

4 O. Ustinov, A. Kashcheev, V. Shadrin, Y. Tuchkova, I. Semenov, G. Lesina and S. Anikin Atomic Energy, 125, 244–249 (2019).

5 N. Patel, V. Pavlík, B. Kubíková, M. Nosko, V. Danielik and M. Boča, Corrosion Engineering, Science and Technology, 54 (1), 46-53 (2019).

6 T. Singh, J.S. Dureja, M. Dogra and M.S. Bhatti, International Journal of Automotive and Mechanical Engineering, 15 (4), 5837-5862 (2018).

7 R.A. Mahdavinejad and S. Saeedy, Indian Academy of Sciences, 36 (6), 963-970 (2011).

8 F.B. Waanders, S.W. Vorster and A., Scriptamaterialia, 42 (10), 997-1000 (2000).

9 G. Marest, C. Donnet and J.A. Sawicki, Hyperfine Interactions, 56 (1), 1605-1611 (1990).

10 V.G. Kirichenko and O.A. Usatova, Problems of Atomic Science and Technology, 111 (5), 35-39 (2017).

11 S.V. Rogozhkin, A.A. Bogachev, A.A. Nikitin, A.L. Vasiliev, M.Y. Presnyakov, M. Tomut and C. Trautmann, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 486, 1-10 (2021).

12 S.V. Rogozhkin, A.A. Khomich, A.A. Bogachev, A.A. Nikitin, V.V. Khoroshilov, T.V. Kulevoy, P.A. Fedin, K.E. Pryanishnikov, A.A. Lukyanchuk, O.A. Raznitsyn, A.S. Shutov, A.G. Zaluzhnyi, A.L. Vasiliev and M.Yu. Presniakov, Physics of Atomic Nuclei, 83 (11), 1519-1528 (2020).

13 R. Idczak, R. Konieczny and J. Chojcan, Physica B: Condensed Matter, 407 (2), 235-239 (2012).

14 В.В. Сагарадзе, В.А. Шабашов, А.В. Литвинов, В.М. Колосков и В.Д. Пархоменко, ФММ, 109 (5), 511-519 (2010).

15 К.К. Kadyrzhanov, М.F. Vereshchak, I.А. Manakova, А.N. Ozernoy and V.S. Rusakov, Journal of Physics and Chemistry of Solids, 74 (8), 1078-1085 (2013).

16 V.A. Andrianov, K.A. Bedelbekova, A.N. Ozernoy, M.F. Vereshchak and I.A. Manakova, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 475, 71-76 (2020).

17 V.A. Andrianov, K.A. Bedelbekova, A.N. Ozernoy, M.F. Vereshchak, I.A. Manakova and A.S. Dektereva, Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 14 (2), 371–375 (2020).

18 M.E. Matsnev and V.S. Rusakov, AIP Conf. Proceedings, 1489, 178-185 (2012).

19 A.N. Ozernoy, M.F. Vereshchak, I.A Manakova, K.K. Kadyrzhanov and V.S. Rusakov, The Physics of Metals and Metallography, 115. (8), 765-774 (2014).
Как цитировать
TOLEN, D.E. et al. Исследование радиационно-стимулированных структурно-фазовых превращений в облученном Zr методом мессбауэровской спектроскопии. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), [S.l.], v. 82, n. 3, p. 45-50, sep. 2022. ISSN 2663-2276. Доступно на: <https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/1602>. Дата доступа: 05 oct. 2022 doi: https://doi.org/10.26577/RCPh.2022.v82.i3.07.
Раздел
Физика конденсированного состояния и проблемы материаловедения. Нанонаука

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)

Особенность: этот модуль требует, что бы был включен хотя бы один модуль статистики/отчетов. Если ваши модули статистики возвращают больше одной метрики, то пожалуйста также выберите главную метрику на странице настроек сайта администратором и/или на страницах настройки управляющего журналом.