Table of Contents

החלפה Per Atom (DPA) היא מדד בסיסי המשמש לכמת נזק קרינה בחומרי כור ריאה הנידונים להקרנה של ערפילית הקרנה (DPA) הוא מדד בסיסי המשמש נרחב כיחידת חשיפה לחיזוי חיי התפעול של חומרים בסביבות קרינה.מדריך מקיף זה חוקר את העקרונות, שיטות חישוב, יישומים מעשיים של DPA בחומרים גרעיניים.

מה זה Displacements Per Atom (DPA)?

ה-DPA הוא אמצעי אחד של נזק בתוך חומרים שנחשפו ל-Nutron irradiation.ערך DPA מייצג את המספר הממוצע של פעמים כל אטום בחומר נעקרו ממצב ה- lattice המקורי שלו בשל אינטראקציות חלקיקים אנרגטיות.כאשר נויטרונים באנרגיה גבוהה מתנגשים עם אטומים בחומרים מבניים, הם מעבירים אנרגיה קינטית שיכולה להפיל את האטומים של הדימום, ויוצרים את הפגמים החומריים במבנה החומרי.

הבנת DPA היא קריטית לבטיחות הכור הגרעיני ולמבצע.אחד הגורמים המגבילים של חיי תחנת כוח גרעינית (NPP) הוא מצב כלי הלחץ הכור (RPV) Embriment היא ההשפעה החשובה ביותר המשפיעה על RPV ההזדקנות.הההה עם ניטרון, במיוחד נויטרונים מהירים, היא הגורם העיקרי של התגלמות זו באופן מדויק.

הפיזיקה של נזקי קרינה

דופק-על אטום (PKA)

מודלים רבים, כולל מדד נורט-רובינסון-Torrens מודל (NRT), פותחו כדי לחשב את מספר ה- Displacement per Atom (DPA) באמצעות האנרגיה של מודל ה-DPA ה-Dum ה-Domed-on-on-on-אטומי (PKA) כפרמטר עיקרי.כאשר ניטרון מהתנגש עם אטום בחומר, הוא מעביר אנרגיה כדי ליצור מה שמכונה נזק ראשוני כמו דפוקד (On the Disomial) ב-on הוא גם במקרה של דפוקד (Dce) כאשר הוא קרינת ה-Demi הוא גרורה הוא גרורה הוא גרורת (Dock-Demi) כאשר הוא גרורת (ב-Demi הוא גרורת נזק גרורתי ב-Demi הוא גרורתי) כאשר הוא גרורתי (ב-Demi הוא גרורתי ב-Demi הוא גרורההה) כאשר הוא גרורתי ב-Demi הוא גרורתי ב-Demi הוא גרורת (ב-Demi הוא קרינת Domatti הוא גרורת נזק גרורת (ב) כאשר הוא גרור גרור גרור גרור

PKA, בעל אנרגיה קינטית משמעותית, יכול להתחיל ארקייד של התנגשויות מאוחרות עם אטומים שכנים.תהליך קדמי זה יוצר רשת מורכבת של עקירות אטומיות, vacancies (אתרי חנינה), ו interstitials (atoms הכובשים עמדות בין אתרי ליטייסרס רגילים). האנרגיה והטרפירה של PKA קובעים את האופי והנזקים של ה-Ccadecadecadecadecades.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

לא כל תוצאות התנגשות בעקירה קבועה.לכל חומר יש אנרגיית עקירת סף אופיינית (EveFLT:0duaFLT:1), המייצגת את האנרגיה המינימלית הנדרשת כדי לפסול אטום לצמיתות מאתר הנקה שלו. Ed [eV] - סף אנרגיה כדי לפסול אטומים ב- lattice (למשל, 40V עבור Fe) זה משתנה בהתאם למבנה החומרי, קריסטלים, וכיוון מגוגרפיים של , דחיסה.

אם האנרגיה המועברת מתחת לאנרגיה של העקירת הסף, אטום יחלחל סביב מצב שיווי המשקל שלו ובסופו של דבר ישוב לאתר המקורי שלו, מתפזר את האנרגיה כפוני חשמל (רטטים לרטיצ'ים) רק כאשר האנרגיה המועברת עולה על EreaFLT:0dFLT:1 עושה את אטום יש מספיק אנרגיה כדי להתגבר על מחסום האנרגיה הפוטנציאלי וליצור עקירה יציבה.

Frenkel Pairs ו- Defect Formation

הפגם הבסיסי שנוצר על ידי נזק קרינה הוא זוג Frenkel, המורכב ממחסור (אתר הנקה הריק שנותר מאחור) ו interstitial (האטומים העקורים עכשיו תופסים עמדה לא-לטיce) (נזק הקרינה העיקרי, כפיהה על ידי מספר של Frenkel Pairs (FPs) או את העולים הממוצעים אטום (pa), חיוני ללימוד של חומרים מכניים ואפקטיביים שונים, לאחר שינויים מיקרו-מדומים, לאחר שינוי חומרים אלה.

מודל Norgett-Robinson-Torrens (NRT)

התפתחות היסטורית וסטנדרטיזציה

מאז כניסתו בשנת 1975, מודל העקירה המשני של Norgett, רובינסון וטוריאנס (NRT) היה תקן דה Facto dosimetry בקהילת המחקר בחומרים גרעיניים.הסטנדרט הבינלאומי הנוכחי לקביעת נזק חלקיקים אנרגטי זה, Norgett-Robinson-Torrens עקירת חומרים גרעיניים (מודל NRT-Dpa) כיום יש כמה מגבלות ידועות למרות הפשטות הללו.

מתודולוגיה זו שולבת ב- ASTM E693 ו- ASTM E521 Standard Practices.סטנדרטים אלה מספקים הנחיות לחישוב ולדווח נזקי קרינה נויטרונים בחומרי כור, ולהבטיח עקביות ברחבי תעשיית הגרעין.

פורמולה NRT

המודל NRT מספק הליך להערכת מספר עקירות אטומיות לאטומים (דפא) בשל האנרגיה הקינטית האטומית בקליטת חומר תוך חשיפה לחלקיקים אנרגיה גבוהה, מה שנקרא אנרגיה הנזק.ה הבסיסית NRT לחישוב מספר העקירה היא:

(ב) ויקרא י"ד): "וַיְּהִיא רָאוּ רָאשֶׁת הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא" (במדבר כ"ד, כ"ד)

איפה:

  • תלמוד בבלי:0 ,9
  • TevolveFLT:0 (DigmFLT:1) הוא האנרגיה הנזק (חלק האנרגיה PKA זמין ליצירת עקירה)
  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • 0.8 הוא גורם יעילות

הגורם 0.8 נקבע ממודלי התנגשות בינאריים כדי להסביר פיזור ריאלי, ואדי הוא האנרגיה המינימלית הנדרשת כדי ליצור זוג פרנקל יציב.גורם יעילות זה מהווה את העובדה שלא כל האנרגיה המועברת לתוצאות אטומיות עקורים בעקירה נוספת, שכן כמה אנרגיה אבדה לציטוט אלקטרוני ולתהליכים אחרים שאינם מעצורים.

אנרגיה מזיקה

אנרגיית הנזק מושגת מהנתונים הבסיסיים של הפיזיקה (בעיקר בדרך כלל) התיאוריה של לינדרד, et al. כאשר PKA נוצר, האנרגיה הקינטית הראשונית שלה מתפצלת בין התנגשויות גרעיניות (שיוצרים עקירות) לבין ציטוט אלקטרוני (שלא תורם לעקירות אטומיות). הפונקציה לינדירד קובעת איזה חלק של האנרגיה ה-PKA זמין ליצירת נזק.

אנרגיית הנזק תלויה בספקטרום האנרגיה של ה-Nutron, התגובה הגרעינית חוצה חלקים, והרכב החומרי.עבור אטום דפוק ראשוני (PKA), מגוון של התנגשויות אלסטיות ואלסטיות עלולות לתרום לאנרגיה הנזק. חישוב Accurate דורש ידע מפורט של ספקטרום ה-Nutron flux ואת הנתונים הגרעיניים עבור כל ערוצי התגובה הרלוונטיים.

הגבלות מודל NRT

בעוד מודל NRT שימש את קהילת החומרים הגרעיניים במשך עשרות שנים, המחקר חשף כמה מגבלות משמעותיות.במיוחד, מספר פגמים קרינה המיוצרים בשקדות אנרגטיות במכות הוא רק 1/3 תחזית NRT-dpa, בעוד מספר האטומים המעורבים בתערובת אטומית הוא בערך של 30 גדול יותר מאשר ערך הדפה.

כיום, ניסוח זה מוכר כסבל ממגבלות מסוימות: אין זה חל על חומרים מורכבים, אינו מהווה את החידוש של אטומים במהלך אבולוציה של ה-Cscade, לא ניתן לאמת באופן ישיר ואין לו אי-ודאות / ישובים כפי שמוערך חלקים צלביים בדרך כלל יש.

DPA לא ניתן למדוד כי רק חלק קטן של האטומים העקורים להוביל פגמים קבועים של צמיגים וריכוז פגמים קבועים הוא פונקציה של תנאי אי-דיור (במיוחד טמפרטורה) הגבלה בסיסית זו פירושה כי חישובי DPA חייבים להיות מאומתים בעקיפין באמצעות מדידות של שינויים בחומר ולא ספירת פגם ישירה.

מודלים מתקדמים של DPA Calculation

מודל Athermal Recombination- מתוקן (ARC-DPA)

מכיוון שהמודל המתוקן-החדשני של ה-Rpa (arc-dpa) הוא מודל מציאותי יותר מהמודל הסטנדרטי של Norgett-Robinson-Torrens (NRT), הערכה חדשה של נזק קרינה עבור יישומים שונים בפליג גרעיני, היתוך, ומתקני accelerator יבוצעו באמצעות מודל rc-dpa סטנדרטי.

ה-Arc-DPA (תיקון מחדש של אנדרמאל) מרחיב את הגישה NRT-DPA על ידי ההנחה כי, לאחר שנקרא "ספייק המדרגה" (Ralmal Recombination) מרחיבה את הגישה NRT-DPA על ידי ההנחה כי, לאחר שנקרא "הספייקפי הגבוה" כביכול, "כמעט כל האטומים חוזרים שוב ושוב באתרי האטומים העקורים המושלם [...] רק בין הצדדים, עם הפריפריה החיצונית של הסקאנית הקרובה, לפני הסקאניתנים.

הנוסחה של ARC-DPA משנה את משוואה NRT על ידי הצגת תפקוד יעילות ⁇ (TreaFLT:0DIRFLT:1):

(ב) ויקרא י"ד): "וַיְּהִיא עַמְתָּבְהִיתִיתִי עַל עַל עַמֶּה:2 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כאשר ⁇ הוא גורם פגום שורדים ו- b ו c הם קבועים עבור מתכת נתונה.עבור Fe, b=-0.568 ו- c=0.286. פרמטרים ספציפיים חומרים אלה נקבעים מסימולציות מולקולריות ומהווים את השבריר של פגמים ששורדים את תהליך השיקום האבסולומי.

Molecular Dynamics ו- Binary Collision Approximation

Nordlund פיתחה לאחרונה את מודל ה- Athermal Recombination- מתוקן DPA (ARC-DPA), אשר מראה כי סימולציות מולקולריות (MD) ניתן להשתמש ישירות כדי לחשב DPA על ידי התאמה לנתונים המדומים לכל אחת מהדינמיקה המולקולרית. סימולציות מולקולריות מספקות תצוגה מפורטת, אטמומית של התפתחות ה-אטומים הנזקים, מעקב אחר תנועתם של אטומים בודדים כמו שהם מתנגשים ואינטראקציה.

המודל הסטנדרטי הנוכחי של Norgett-Robinson-Torrens (NRT)-dpa נגזר על בסיס חישובים של חיזוי התנגשות בינארית.סימולציות אטום קיצוניות מראות את ההיתר של נזקי קרינה ראשוניים חזו על ידי הנוסחה NRT כי שחזור של אטומים עקורים אינו נחשב בנספח התנגשות בינארי.

בהתבסס על סימולציות מולקולריות (MD), מודל Recombination משופר (arc)-dpa הוצע כדי לשפר את התיאור הפיזי של יצירת FPs.מודל arc-dpa הוא פיזי יותר מציאותי מאשר מודל NRT-dpa. MDs ללכוד את האינטראקציות המורכבות של גוף ואפקטים תרמיים שמשלים היווצרות פגומה ו rebination, מתן ייצוג מדויק יותר של תהליך ייצור בפועל.

שיקולים חומריים-המוניים

בעבודה זו, מודל ה- rc-dpa של חומרים שונים כולל C, אל, Si, Fe, Cu ו- W משולבים במערכת הקוד של Particle ו- Ion כבדה (PHITS), וגורמי ההדקה (NRT-dpa/arc-dpa) על טווח אנרגיה רחב מדווחים.

פלדה ללא סטטין (SS) משמשת לחומר של כלי לחץ הכור בלוונר ודלק cladding בכורי נויטרונים מהירים.החוקה העיקרית בפלדת אל-חלד היא הברזל, ו-56Fe מהווה 91.75% אלמנט ברזל טבעי. Iron ו ⁇ ו חשובים במיוחד עבור יישומים גרעיניים, ומחקר נרחב התמקד בדגמת נזקי קרינה מדויקים בחומרים אלה.

שלב-על-ידי-Step DPA Calculationמתודולוגיה

שלב 1: קביעת ניוטרון Flux ואנרגיה ספקטרום

הצעד הראשון בחישוב DPA הוא לאפיין את סביבת הקרינה של נויטרונים.זה דורש לקבוע הן את השטף של הניטריון (מספר הניטריונים העוברים דרך אזור יחידה לזמן יחידת) ואת ספקטרום האנרגיה של הניטרירון (הפצה של אנרגיות נויטרונים) בכור גרעיני, ספקטרום הטרונוטרונים משתנה באופן משמעותי עם עמדה, החל מ נייטוטרונים תרמיים (תחת 1Vic) ועד 100 דונם מהיר).

ניתן לקבוע את השטף והספקטרום של ניוטרון באמצעות:

  • חישובי תחבורה Neutron באמצעות קודים כגון MCNP, MCNPX, או OpenMC
  • מידות ישירות באמצעות גלאי נויטרונים ו dosimeters
  • חישובים בפיזיקה תגובה המבוססים על עיצוב ליבה ותנאי תפעול
  • תוכניות ניהול היסטורי ובדיקות מעקב

במאמר זה, אנו מזהים את האזורים שבהם הקרינה של RPV Nutron היא מקסימלית ולבצע חישובים של שיעור העקירה-per-atom (DPA) באזורים אלה באמצעות קוד תעבורת MCNP5. Monte קרלו נויטרונים הם בעלי ערך במיוחד עבור חישוב התפלגות פלוקס מפורטת בגיאומטריה מורכבת.

שלב 2: התעלמות מנתוני הסודיות

סעיף צלב העקירה הוא מדד התייחסות המשמש לאפיין ולהשוות את הנזק הקרינה המושרה על ידי נויטרונים וחלקיקים טעונים בחומרים גבישיים. Displacement cross-סעיףs מייצג את ההסתברות ליצור עקירות אטומיות כתפקוד של אנרגיה נויטרונים.סעיפים אלה חייבים להיות מושגים על חומר ספציפי של עניין.

מקורות נתוני עקירה כוללים:

  • ספריות נתונים גרעיניות (ENDF/B, JEFF, JENDL)
  • IEA Data Database
  • ספריות מיוחדות לפיצול (CDCTER)
  • קלוריות המבוססות על מודלים של תגובה גרעינית ונזקים לחלוקת אנרגיה

מסד הנתונים של IAEA נתונים גרעיני DXS בפורמט ENDF/B כולל גם את רכיבי NRT ו-MD-BCA DPA צולבים, כמו גם חלקי ייצור גזים.ספריות נתונים גרעיניות מודרניות כוללות יותר ויותר נזקי חתך מחושבים באמצעות שיטות NRT מסורתיות וגישות דינמיקות מולקולריות מתקדמות.

שלב 3: חישוב אנרגיה

במקרה של DPA קוד נויטרוניקה לבדו לא יכול לחשב את הערך באופן מלא כמו טכניקות מדע חומריות נדרשים כדי להסביר את ההשפעות החומריות וההשביעה מחדש. חישוב האנרגיה הנזק דורש שילוב של ספקטרום השטף של הטרוטרונים עם הנזק תלוי באנרגיה חוצה חלקים וחשבונאות לחלוקת אנרגיה בין תהליכים גרעיניים ואלקטרוניים.

MT 444 / נזק אנרגיה גבוהה הוא יחידות של eV לכל חלקיק מקור.בקודים נויטרוניקה כמו MCNP ו OpenMC, מספר התגובה MT=444 תואמים את קצב הפחתת האנרגיה הנזק, אשר מספק ישירות את האנרגיה הזמין ליצירת עקירת עקירה גרעינית.

לדוגמה, לאחר עקירה יש סיכוי שהאטומים יחלפו למצב הנקה המקורי (recombination) ואטומים שונים דורשים כמויות שונות של אנרגיה כדי לפסול.החשבון חייב לקחת בחשבון את ההשפעות הספציפיות החומריים הללו כדי לספק הערכות מדויקות של נזק.

שלב 4: החל את פורמולה DPA

הנוסחה הבסיסית של חישוב DPA משלבת את השטף של ה-Nutron, העקירה חוצה חלקים, וזמן ההקרנה:

(ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

איפה:

  • ⁇ (E) הוא השטף של הטרוקס של נויטרונים כתפקוד של אנרגיה
  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • t הוא זמן המפחיד
  • N הוא צפיפות האטום של החומר
  • האינטגראלי מבוצעת על כל האנרגיות של הטרונום

שיעור נזקי הניתוק שנגרם על ידי נויטרונים בחומרים שבהם: F [n/CM2/s]- neutron flux=F4 [n/cm]* גורם המקור [n/s] * 1.E-3 / (e-1.602177E-19 C) - עקירה (NRT Model) DEV*b) נזק אנרגיה (זמין ב- MT4 לאטומים (p) ל-iOS) ל-iOS (V).

לכן התוצאה צריכה דרוג על ידי עוצמת המקור (ב נייטרונים לשנייה), משך ההפחדה (תוך שניות) ומספר האטומים בנפח.

שלב 5: חשבון ההיסטוריה המבצעת

עבור מרכיבים אמיתיים של כור, הצטברות DPA חייבת לקחת בחשבון את ההיסטוריה המבצעית בפועל, כולל:

  • שינויים ברמת כוח הכור לאורך זמן
  • תקופות של סתום ודלק מחדש
  • שינויים בדפוסי טעינה הליבה המשפיעים על השטף המקומי
  • שינויים בטמפרטורות המשפיעים על פגם annealing
  • Flux ⁇ s ברחבי הרכיב

DPA המצטבר מחושב על ידי שילוב קצב DPA המיידי לאורך כל ההיסטוריה המבצעית.עבור רכיבים עם ⁇ s משמעותיים, כגון כלי לחץ כור, יש לחשב את ההפצה DPA כתפקוד של מיקום.

כלי טיהור עבור DPA Calculation

מונטה קרלו קודים

MCNPX הוא קוד תחבורה חלקיקים מונטה קרלו מארגן MCNP (תחת lt;20 MeV עבור נויטרונים) ו LAHET למעקב אחר חלקיקים אנרגיה גבוהה.קודי מונטה קרלו מספקים את השיטה המדויקת ביותר לחישוב התפלגות של מוטציות נויטרונים בגיאומטריה מורכבת, מה שהופך אותם כלים חיוניים לחישובים DPA במערכות כור אמיתי.

קודים מרכזיים מונטה קרלו המשמשים לחישובים DPA כוללים:

  • (FLT:0)MCNP/MCNPXFLT:1: שימוש נרחב בקודי מונטה קרלו למטרות כלליות שפותחו בלוס אלמוס המעבדה הלאומית
  • קוד פתוח מודרני מונטה קרלו עם יכולות גבוהות של DPA
  • (ב) PHITSIRFLT:1: Particle ו-Ion Transport Code System, במיוחד שימושי עבור יישומים באנרגיה גבוהה
  • (ב) ◄ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

קודים אלה יכולים לחשב ישירות את הפחתת האנרגיה באמצעות MT=444 גבוה, המספק את האנרגיה הזמינה ליצירת עקירות אטומיות.התוצאות יכולות להיות מומרת ל-DPA באמצעות מודל הנזק המתאים (NRT, ARC-DPA וכו ').

קודי תחבורה

סטריאם שפותחה על ידי המעבדה להפעלה של המחקר והניסוי (CORE) במכון הלאומי של Ulsan למדע וטכנולוגיה (UNIST) הוא קוד ניטרון-טרפורט רציונאלי המתמחה בניתוח של ליבות בין-ממדיות או תלת-ממדיות. קודים דיטרניסטיים פותרים את משוואה התחבורה הניטרינוטרונים באמצעות מזהמים או שיטות מספריות אחרות, המספקים חישובים מהר יותר לניתוח ניתוחים שגרתיים לניתוחים מהירים יותר לניתוח ניתוחים.

הדור של נזק רב-קבוצה לספריית הסעיף ואת צעדי חישוב DPA ב-StrEAM מוצגים במאמר זה.קודים מודרניים לקביעת יכולות חישוב DPA, מה שהופך אותם לכלים יקרי ערך עבור עיצוב כור וניתוח בטיחות.

כלי DPA Calculation

כמה כלים מיוחדים פותחו במיוחד עבור חישובי נזקי קרינה:

  • (ב) [15] ⁇ ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [15] ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0)FISPACTCLREFLT:1: קוד הממציא הכולל את DPA ונזק חישובים
  • (ב) ,0)NJOYIRFLT:1: קוד עיבוד נתונים גרעיני שיכול לגרום נזק לספריות צולבות

כלים אלה מספקים יכולות מיוחדות לחישובים של נזק ולעתים קרובות משמשים בשילוב עם קודי תחבורה נייטרונים כדי לספק הערכות נזקי קרינה מקיפים.

גורמים המשפיעים על ⁇ DPA

השפעות ספקטרום אנרגיה

לספקטרום האנרגיה של נויטרונים יש השפעה עמוקה על ייצור נזקי קרינה.ר נויטרונים מהירים (E > 100 keV) הם הרבה יותר יעילים ביצירת עקירה מאשר נויטרונים תרמיים (E < 1 eV) כי הם מעבירים יותר אנרגיה ל- PKAs. במקרים כאלה, שום מתאם לא אפשרי פשוט באמצעות הניתוק חלקיקים מאז השפעות קרינה הם רגישים מאוד להבדלים המשמעותיים על ידי הבדל האנרגיה העיקרית של הבדלי האנרגיה הספקטרום.

יחידת dpa נוצרה כדרך חשבונאות עבור הבדלים כאלה באנרגיה נזק, וזה הוכיח להיות יעיל למדי בהפחתת חומרים נתונים עבור סביבות נויטרונים שונות.זו הסיבה ש- DPA מעדיף על שפעת נויטרונים פשוטה כמו מדד נזק - זה מהווה את האפקטיביות תלויה באנרגיה של נויטרונים ביצירת נזק.

סוגים שונים של כור מייצרים ספקטרום נויטרונים שונים מאוד:

  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) תגובות עתידיות (FLT:1): "ניטריונים באנרגיה גבוהה מאוד" (14 MeV מ- D-T תגובות), יצירת מאפייני נזק ייחודיים
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

השפעות טמפרטורה

הטמפרטורה ממלאת תפקיד מכריע באבולוציה של נזק קרינה, אם כי היא אינה משפיעה ישירות על חישוב DPA הראשוני. בטמפרטורות גבוהות, פגמים נקודתיים הופכים לנייד ויכולה להגר, אשכול, או להשמיד באמצעות recombination.תהליך זה annealing תרמי פירושו כי הנזק הבלתי ניתן להשגה בטמפרטורות גבוהות הוא בדרך כלל פחות מאשר DPA מחושב היה מציע.

השפעות טמפרטורה כוללות:

  • הגדלת ניידות פגם ושיקום
  • יצירת אשכולות פגומים ו- dislocation
  • נפיחות Void בטמפרטורות ביניים
  • שינויים ביציבות וביציבות של שלב
  • שחזור של תכונות מכניות במהלך נשימה

לחיזוי מדויק של התנהגות חומרית, יש לשלב חישובים DPA עם מודלים של התפתחות לקויה טמפרטורה ושינויים מיקרו-מבנהיים.

מבנה חומרי ומיקרו-מבנה

ההרכב החומרי משפיע באופן משמעותי הן על חישוב DPA והן על הנזק שנגרם.אלמנטים שונים יש אנרגיות שונות של עקירת סף, ההמונים האטומיים, וקטעי צלב גרעיניים, אשר כולם משפיעים על ייצור הנזק. Limited למתכות, אך הוא מיושם בחומרים מורכבים כמו קרמיקה על ידי משקל מתמטי של אלמנטים נפרדים.

עבור ⁇ וחומרים מורכבים, החישוב הופך מורכב יותר.גישה NRT המסורתית מתייחסת תרכובות על ידי חישוב DPA בנפרד עבור כל אלמנט ולאחר מכן שילוב התוצאות באמצעות איברינג משקל.עם זאת, גישה זו יש מגבלות, כפי שהוא לא אחראי על מבנה האג"ח האמיתי ואת קריסטל של המתחם.

תכונות מיקרו-מבנה משפיעות גם על הצטברות הנזק:

  • גבולות גרלין פועלים כטבעות עבור פגמים נקודה
  • חסרונות יכולים לספוג עמותות מעדיף
  • הריון ושלבים אחרים משפיעים על הגירה פגומה
  • אוריינטציה קריסטל משפיעה על אנרגיות סף עקירה
  • עבודה קרה ומצב מיקרו-תרבותי משפיעים על נזקי האבולוציה

השפעות ריבית

השיעור שבו DPA מצטבר (DPA לשנייה) יכול להשפיע על השינויים המיקרו-מבנהיים והרכושיים הנובעים.בשיעורי מינון נמוכים מאוד, יש יותר זמן עבור אנמנלינג תרמי וניתוק פגם בין אירועי עקירה.בשיעורי מינון גבוהים, פגמים יכולים לצבור מהר יותר מאשר הם יכולים neal, המוביל למורולוגיות שונות.

השפעות קצב ההשוואה חשובות במיוחד כאשר הן משווים:

  • תגובה ל-Nutron Irradiation לעומת ion beam
  • סוגים שונים של כור עם רמות שונות של שפעת
  • תנאי בדיקה מול תנאי שירות
  • דופק מול זוועות מתמשך

יישומים של DPA בהנדסה גרעינית

לחץ תגובה וסרסל Surveillance

פעולה בטוחה NPP דורשת להבטיח את השלמות של RPV במהלך חייו, מאוימת על ידי קרינת נויטרונים הנגרמת קרינה.תגובה תוכנות מעקב כלי לחץ להשתמש בחישובים DPA כדי לעקוב אחר נזק מצטבר וחיזוי כאשר הכלי עשוי להגיע לרמות היכחדות קריטיות. קפסולות מעקב המכילות דגימות בדיקות ממוקמות באזורים עתירי גבוה ובאופן זמני להסרת בדיקות.

DPA שנצבר על ידי דגימות מעקב מחושב ומתואם עם שינויים נמדדים בתכונות מכניות כגון:

  • הטמפרטורה של מעבר דונטילי-לברי (DBTT)
  • הפחתה באנרגיה העליונה של המדף
  • הגדלת כוח התשואות
  • ירידה בשבר קשיחות

התאמות אלה מאפשרות למהנדסים לחזות את מצב כלי הלחץ בפועל ולקבוע מגבלות הפעלה בטוחות ואפשרויות הרחבה לחיים הפוטנציאליים.

דלק Cladding Performance

חומרים מדבקים דלק חווים כמה מהרמות DPA הגבוהות ביותר בכור בשל קרבתם לדלק. ⁇ Zirconium בשימוש בדלק דלק LWR ופלדות אל-חלד בשימוש בחיפוי כור מהיר חייב לשמור על השלמות שלהם למרות הפחתה משמעותית של נזק קרינה.

חישוב DPA עבור דלק קלפי עזרה לחזות:

  • צמיחה ושינויים ממדיים
  • התנהגות של קריפט תחת לחץ פנימי
  • אמפתיה ואובדן של דיקטטורות
  • אפשרות למתח corrosion סדק
  • גבולות כוויות מקסימליים

מבנה פנימי

מבנים פנימיים Core, כולל צינורות חסימת מוט שליטה, צלחות תמיכה הליבה, ומכשירים lesbles, לצבור DPA משמעותי על פני חיי הכורים. רכיבים אלה נעשים בדרך כלל מפלדה אל-חלד או ⁇ המבוססים על ניקל, וחייבים לשמור על שלמות מבנית למרות נזקי קרינה.

חישובים של DPA מנחים החלטות לגבי:

  • לוח זמנים חלופי
  • בחירת חומרים עבור עיצובים חדשים
  • המונחים: inspection briefs and Methods
  • הערכות שוליות סטרקטיטוריות
  • אפשרויות ל Life הרחבה

ספין-פרזה תגובה ראשונה לחומה ולבלנק

כור היתוך מציג אתגרים ייחודיים לנזק קרינה בשל האנרגיה הגבוהה 14 MeV נויטרונים המיוצרים על ידי תגובות היתוך דה-טריטוריום-טריטיום.הקיר הראשון וחומרי שמיכה הרבייה של שמיכות יחוו רמות DPA הרבה יותר גבוהות מאלה של כורי חיכוך, פוטנציאל להגיע 100-200 DPA במהלך החיים של הרכיב.

חישוב DPA עבור יישומי היתוך חייב לטפל:

  • שיעור עקירה גבוה מאוד
  • שינוי משמעותי והפקה הליום
  • טמפרטורות תפעול גבוהות
  • נזק ייחודי מורולוגיות מ-Nutrons באנרגיה גבוהה
  • נתונים ניסיוניים מוגבלים בתנאים רלוונטיים

חומרים מתקדמים וספאלציה

מקורות נויטרונים ספילה ומערכות מונעות מאיץ כפופים לחומרים קרינה אינטנסיביים מפרוטונים באנרגיה גבוהה חלקיקים משניים. חישובים DPA עבור יישומים אלה חייב לקחת בחשבון את מפרט החלקיקים הייחודי ואת שיעורי נזק מקומי גבוה מאוד.

אימות וגילוי ב- DPA Calculations

שיטות אימות ניסיוני

מספר זה של החלפת אטום הוא למדידה ניסיונית באמצעות ניסויים שנקראים קרינה ערבוב.בדרך כלל, קרן יון משמש להפציץ שכבת סימון דק בתוך חומר, וההרחבת התוצאה של שכבת הסמן נמדדת. בעוד DPA עצמה אינה יכולה להימדד ישירות, טכניקות ניסיוניות שונות מספקות אימות של חישובים.

גישות אימות כוללות:

  • (ב) ,0) מדידות התנגדות אלקטרו-אורקטית (FLT:1: Defects) מגבירות את ההתנגדות החשמלית במכות, ומספקות מדד של ריכוז פגם
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) בדיקות רכוש מכניות (FLT:1): תיקון DPA עם קשיחות, כוח ודוקטריות שינויים
  • (ב) ,0) ,Radiation ערבוב ניסויים ב- 1 בינואר: מי שמכיר תחבורה אטומית המושרה על ידי אי-קריה

עבור ⁇ הורה, זה יכול גם להיות נמדד בנוחות על ידי התנגדות חשמלית.טכניקות ניסיוניות אלה לספק קריטריונים אימות ומימון מודלים חישוב DPA.

מקורות בלתי בטוחים

חישובי DPA כרוכים מקורות רבים של אי ודאות שיש לקחת בחשבון בעת שימוש בתוצאות של החלטות הנדסיות:

  • (ב) [15] ,(א) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) [15] ,9) ,5 ,5 ,5 ,5 ,5 ,5 ,5 ).
  • (ב) ,0) ,העברת אנרגיה מברזל 1:1: יכול להשתנות עד 20-30% בהתאם לכיוון קריסטל וטמפרטורה
  • (ב) [15] , [15] , [15] , [15] ,ב"ד: "הבדל בין NRT לבין פגמים יציבים בפועל
  • (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) , היסטוריית הקדשים: משפיעים על פגם אנמנלינג ואבולוציה

אי הוודאות הכוללת בחישובי DPA נעת בדרך כלל מ-20-50%, בהתאם ליישום ולנתוני הנתונים הזמינים.יש לקחת בחשבון את אי הוודאות הזו בניתוחי בטיחות וברווחי עיצוב.

השוואה עם Ion Irradiation

בעוד NRT DPA לא חזה את המספר האמיתי של זוגות Frenkel, זה סיפק אמצעי של קרינת קירור עבור פלדה מתכות משקל בינוני אחר באמצע atomic. Ion irradiation משמש לעתים קרובות כדי לדמות נזק נויטרונים בבדיקות מואצות, אבל שיקול זהיר חייב להיות נתון לשווה בין נזק ion ו נייטוטריון.

הבדלים מרכזיים בין יון לבין זוועות נויטרון כוללים:

  • (ב) ויקרא י"ד): "ה' (ב"ד): "ה' (ב"ד)" (ב"ב)" (ב)"ב)"ב"ה' (ב"ד)"ד)" (ב"ד)"ד)"ב"ב"ד: "5 ל-103"ד 6-6FLT 7)
  • עומק חדירה מוגבל של מושגים (מיקרומטרים נטולי סנטימטרים עבור נויטרונים)
  • ספקטרום אנרגיה PKA
  • ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • השפעות על פני השטח וקרבה למשטחים חופשיים

למרות ההבדלים הללו, ההקרנה נותרה כלי חשוב ללימוד מנגנוני נזק לקרינה ולהקרנה של חומרים חדשים, בתנאי שהמגבלות מובנים כראוי.

פיתוח עתידי בDPA Methodology

מודלים משופרים

העבודה הנוכחית מציעה ביטוי פשוט יותר לתפקוד היעילות לחשב את ה-DPA מבלי לדרוש פרמטרים מתאימים כפי שנדרש במודל ARC-DPA. מחקר מתמשך ממשיך לחדד מודלים של נזק, המבקשים לאזן דיוק פיזי עם מעשי חישוב.

ההתפתחויות העתידיות כוללות:

  • שילוב של למידת מכונה כדי לחזות פרמטרים של נזק מסימולציות אטום
  • מודלים בקנה מידה רב המחברים נזק בקנה מידה אטומי לקניין מאקרוסקופי
  • מודלים משופרים לחומרים מורכבים וסגסוגת מורכבת
  • טיפול טוב יותר של ארקדי אנרגיה גבוהה ו cascade אפקטים חופפים
  • מודלים של נזקי טמפרטורה

אפשרויות לComutational Capabilities

התקדמות בעוצמת חישובית ואלגוריתמים מאפשרת חישובים מתוחכמות יותר:

  • סימולציות מונטה קרלו עם גיאומטריה מפורטת וקומפוזיציה
  • ערפילית-חומרית מדגימה
  • מעקב בזמן אמת DPA במהלך פעולת הכור
  • ניתוח קוונטי ורגישות בלתי-וודאות
  • שילוב עם מושגים תאום דיגיטליים עבור רכיבים כור

סטנדרט Efforts

כדי להעריך את מספר האטומים העקורים נורט, טורנס רובינסון הציעו ב-1975 תקן (הנקרא NRT-dpa), אשר שימש נרחב מאותה תקופה.קהילת החומרים הגרעיניים ממשיכה לפעול לקראת סטנדרטים מעודכנים המשלבים הבנה מודרנית של נזקי קרינה.

דירוג של ה- dpa סטנדרטי פירושה הכללה של תוצאות ה- Molecular Dynamics (MD), Bin Colliary Collision Aproximation (BCA) או סימולציות אחרות עבור פגמים בקרינה ראשונית (PRD), כלומר, Frankel זוגות (FP) ו- Interstitial Clusters, אשר שרדו לאחר הרפיה של Atoms (PKA) ארגונים בינלאומיים כולל ITM ולפתח את הסטנדרטים של DPA- ASPA פועלים טוב יותר.

שיקולים מעשיים עבור DPA Calculations

בחירת מודלים תואמים

בחירת מודל חישוב DPA תלויה בדרישות היישום:

  • (ב) [15] , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ARC-DPAFLT:1: עדיף לחזות אוכלוסיות פגומות בפועל וכאשר נדרש דיוק גבוה
  • (ב) ,0) ,הדגימה מודלים של ההרחבה: שימושי עבור חישובים ועיצוב ראשוני
  • (FLT:0) מודלים בקנה מידה גדול של מודלים: הכרחי למחקר חדשני וחומרים חדשים

עבור יישומים רגולטוריים ורישיון, תקן NRT נשאר הגישה המקובלת, למרות שמודלים מדויקים יותר זמינים.זה מבטיח עקביות ושקיפות על פני ניתוחים ומתקנים שונים.

מסמכים וביטוח איכות

תיעוד נכון של חישובי DPA הוא חיוני עבור אבטחת איכות וקבלה רגולטורית:

  • מפרט ברור של מודל הנזק המשמש (NRT, ARC-DPA וכו ')
  • תיעוד של פרמטרים (החזקת אנרגיות, גורמי יעילות)
  • המונחים: neutron flux Testingמתודולוגיה
  • זיהוי ספריות מידע גרעיניות השתמש
  • ניתוח בלתי-וודאות ומחקרי רגישות
  • אימות נגד נתונים ניסיוניים בעת הזמינות
  • אחריות של חישובים ובקרת גרסאות

פרשנות תוצאות

ערכי DPA חייבים להיות מפורשים בהקשר של החומר והיישומים הספציפיים:

  • DPA הוא מדד של עקירות ראשוניות, לא בהכרח פגמים יציבים.
  • הקשר בין DPA לבין שינויים ברכוש הוא ספציפי בחומר
  • ההיסטוריה של הטמפרטורה משפיעה באופן משמעותי על נזקי האבולוציה
  • השפעות קצב Dose עשויות להיות חשובות עבור כמה יישומים
  • מוצרי Transmutation (במיוחד Helium) יכולים להיות בעלי השפעות מעבר ל-DPA

DPA אינו מדד של בתחילה יצר פגמים בלחיצות בחומר, אלא מדד של האנרגיה הפוגעת המופקדת על ידי נויטרונים במונחים של מספר האטומים שנעקרו לצמיתות ממעמדם למצב יציב בין-דתי.DPA הוא הגודל המשמש בדרך כלל להתאמה של נזק על חומרים שהוגדרו תחת סביבות נויטרונים שונות.

משאבים וקריאה נוספת

עבור אלה המבקשים להעמיק את הבנתם של חישובי DPA ונזקי קרינה, משאבים רבים זמינים:

פרסומים מרכזיים וסטנדרטים

  • ASTM E693: תרגול סטנדרטי לחיקוי של חשיפה Neutron ב Iron ו-Lolow Alloy Steels
  • ASTM E521: תרגול סטנדרטי להעלאת ההשפעות של נזקי קרינה עצבית
  • נייר NRT מקורי: Norgett, רובינסון, וטורינס, הנדסה גרעינית ועיצוב (1975)
  • מסמכים טכניים של IEA על נזקי קרינה ראשוני
  • סדרת ספרים בנושא חומרים גרעיניים

משאבים מקוונים ומאגרי מידע

  • סעיף נתונים גרעיני של FLT:0IAEA - קרינה ראשונית נזקי קרינה 1LT: משאב מקיף עבור סעיפים DPA ושיטות חישוב
  • סוכנות האנרגיה הגרעינית של ה-OECD: נתונים גרעיניים וקרנות נזק למשאבים
  • (ב) ◄ [13]: תקנים לקרינת קרינה
  • מרכזי נתונים גרעיניים לאומיים (NNDC, NEA, JAEA): ספריות נתונים גרעיניות

תוכנה וכלים

  • MCNP/MCNPX: זמין באמצעות RSICC (מרכז אבטחת מידע בטיחותי)
  • קוד פתוח-קוד מונטה קרלו זמין ב- GitHub
  • SPECTER: זמין באמצעות בנק נתונים של ה-OECD
  • SRIM: תוכנה חופשית לחישובים של ion irradiation
  • FISPACT: ממציאים וקוד הפעלה עם יכולות DPA

מסקנה

חישוב דיסלוקציה Per Atom (DPA) חיוני להבנה ולחזות נזק קרינה בחומרי כור גרעיני.ערך DPA (Displacement per Atom) מצביע על פגמים ב מוצק גביש שנוצרים על ידי נוטרון מקרי אינטראקציה עם חומר, המהווה הערכה חשובה עבור חומרים כוח מחקרים של רכיבים גרעיניים תחת הקרנה.

האבולוציה של NRT-DPA למודלים מתקדמים כמו ARC-DPA מייצגת התקדמות משמעותית בלכידת הפיזיקה המורכבת של נזקי קרינה.עם זאת, יישומים מעשיים חייבים לאזן את הרצון לדיוק עם הצורך בסטנדרטיזציה, יעילות חישובית, ועקביות עם נתונים היסטוריים.הבנת החוזקות והמגבלות של גישות חישוב שונות חיונית ליישום ופרשנות נאותה של תוצאות.

בעוד אנרגיה גרעינית ממשיכה למלא תפקיד חיוני בייצור אנרגיה גלובלית, וכשמושגים חדשים של כור דוחפים חומרים לחשיפה לקרינה גבוהה יותר, חישובים מדויקים של DPA יישארו מכריעים בהבטחת פעילות בטוחה, אמינה וכלכלית.שילוב של שיטות חישוביות מתקדמות, שיפור נתוני הגרעין, מודלים מתוחכמות מבטיח המשך שיפורים ביכולת שלנו לחזות ולנהל נזקי קרינה בחומרי כור.

בין אם אתה מפעיל כור מעקב אחר כלי שיט לחץ, מדען חומרים מפתח ⁇ עמידת קרינה, או מהנדס גרעיני תכנון כורים הדור הבא, הבנה חישובי DPA מספק תובנות חיוניות להתנהגות חומרית תחת אי ההקרנה. על ידי שילוב שיטות חישוב קפדניות עם אימות ושיפוט הנדסי קול, הקהילה הגרעינית יכולה להמשיך לקדם את השימוש הבטוח והאפקטיבי של הטכנולוגיה הגרעינית.