В. И. СУРИН, Н. А. ЕВСТЮХИН
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ОПЫТ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
РЕАКТОРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В докладе обсуждается широкий круг вопросов применения электрофизических методов для исследования прикладных и фундаментальных свойств реакторных материалов.
Электрофизические методы (ЭМ) широко используются для диагностики и исследования конструкционных и топливных материалов как во вне, так и во внутриреакторных условиях. В настоящее время известны и успешно применяются на практике следующие ЭМ:
– термоэлектрический метод;
– метод, основанный на регистрации контактной разности потенциалов на участках объекта контроля, через который пропускается электрический ток (метод электросопротивления);
– метод, основанный на регистрации распределения потенциалов на поверхности объекта контроля (поверхностная потенциометрия);
– метод контактной разности потенциалов (метод КРП);
– токовихревой метод;
– электроемкостной метод контроля;
– электростатический порошковый метод контроля;
– электроискровой метод контроля;
– трибоэлектрический метод контроля;
– метод, основанный на регистрации рекомбинационного излучения p–n переходов в полупроводниковых изделиях;
– метод экзоэлектронной эмиссии и ряд других.
Анализ научной периодики показывает, что наиболее часто экспериментаторы используют первые шесть из вышеперечисленных методов.
ЭМ обладают высокой чувствительностью к составу и структуре материалов и базируются на теоретических представлениях о процессах взаимодействия электронов проводимости с фононами, примесями и дефектами кристаллической структуры. В методическом и аппаратурном обеспечении ЭМ используются достижения современной измерительной техники и информационных технологий.
Использование ЭМ позволяет определять электропроводность и теплопроводность материалов, контролировать структуру поверхностных слоев, режимы термической обработки, химическую чистоту, распределение легирующих элементов, качество механической обработки поверхности, сортировать материалы по маркам, обнаруживать и оценивать нарушения сплошности, оценивать концентрацию точечных дефектов и плотность дислокаций, оценивать изменения твердости и прочностных свойств материалов, следить за скоростью распространения трещин в образцах [1,2].
Весьма перспективным, на наш взгляд, является использование ЭМ для исследования материалов во внутриреакторных условиях [3–6]. Накоплен большой методический опыт, приобретенный авторами в течение двадцати последних лет экспериментальной работы. В этот период времени появилось значительное число научных статей, посвященных исследованию влияния облучения на структуру конструкционных и топливных материалов, определению состава и отсортировке сталей, определению толщины покрытия тонких пленок и др. Контактные ЭМ (метод электросопротивления, термоэдс, контактной разности потенциалов) – одни из немногих методов неразрушающего контроля, позволяющие следить за изменением структуры ядерного топлива непосредственно в рабочих условиях.
Список литературы
1. , , Чебурков анализ пористых материалов методом измерения электросопротивления и термоэдс// Испытания реакторных материалов. М.: Энергоатомиздат,1988, с.37-43.
2. , , Халфин исследования ползучести металлов и сплавов методом контактно–разностных потенциалов.// Сб. научных трудов. Научная сессия МИФИ-2004. М.: МИФИ, 2004, т.9,с.123–124.
3. , ,, , Об использовании метода электросопротивления и термоэдс в реакторных условиях// Техника реакторного эксперимента. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.80-85.
4. , , Князев исследования электрофизических свойств карбонитридов урана// Программа Шестой межотраслевой школы по физике радиационных повреждений твердого тела. 1987, Алушта, с.16.
5. , , Фурсов комплекс “ПОИСК” для высокотемпературных физико-механических исследований// Экспериментальное обеспечение реакторных исследований материалов. М.: Энергоатомиздат, 1990, с.60-67.
6. Surin V. I., Evstyukhin N. A., Cheburkov V. I. Conductivity of fission-damaged uranium nitride// J. Nucl. Mater., 1995, Vol.218, p.268-272.
