辐照石墨电极材料中的缺陷-伟名石墨

辐照石墨电极材料中的缺陷

在通常的反应堆工作温度下，间充原子极其活跃，大多数位移原子回到空的点阵结点上去。石墨电极材料中残存的辐照损伤是由于从一些稳定混合物形成了间充原子的聚集体，这些复合物的分布取决于它们在不同温度下的稳定性，以及它们的形成速率和使它们破坏的辐照效应。在任何温度下，复合物的数量都达到某一饱和值，这一数值随辐照温度增加而下降。有些复合物作为核心而形成间充环，一旦核心形成，间充环就无限生长。温度足够高时，空穴发生移动，形成空穴环。

用透射电子显微镜进行观察时，可以在150℃以上辐照过的石墨晶体中看到空穴和间充环。通常用暗场观察，在暗场下选择特殊的衍射束，以形成映像。低温时缺陷显示为黑点或白点，但是在较高的温度下，能够看到轮廓分明的环，可以确切地识别它们的特征。

在一个理想的晶体中，间充环均匀成核，随着温度的增加，它们的分离也迅速增加。不均匀成核，能由几种方法诱导。多晶石墨电极材料中，不均匀成核发生在晶粒边界上，在这种情况下定量研究是困难的，但是在标准的堆石墨中，好像是温度高于300℃时，不均匀成核占主导地位。低于这一温度，成核是均匀的。

间充环的生长速率取决于两个主要因素：它们的平均间隔和空穴的性质与数量。间隔大的间充环，由于增加了复合的几率，生长速度远远小于间隔小的环。这个结果说明，在均匀成核区(300℃以下）辐照损伤对温度有着强烈的依赖关系。在300℃以上，依赖关系则比较小。空穴以三种形式发生，单个空穴及小空穴团，表现像点一样的小缺陷，很容易和间充原子复合。空穴环发生在空穴可移动的温度（500℃以上）之下，如果温度太低，以致空穴不能移动，这些空穴环就不能形成。但是一般已认为，在很高的辐照剂量下，可以形成坍塌的空穴线，这些空穴成a方向的收缩。这些坍塌的空穴线形成的机理如下：辐照时，每个原子可以位移许多次，虽然仅有很小一部分位移原子保留下来。一些小的空穴复合物偶然形成并坍塌，以致妨碍了与间充原子的再结合，这样就使得一些数量的空穴得以择优生长。摘录了各种条件下产生的一些缺陷类型。

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