5.1 Sự phõn tớch bức xạ của vật rắn
5.1.2 Kim loại và hợp kim
Kim loại cú thể vớ như một cỏi khung ion dương được “nhỳng” trong một chất khớ
electron. Do đú quỏ trỡnh kớch thớch và ion hoỏ do bức xạ gõy ra hầu như khụng ảnh hưởng tới tớnh chất của kim loại. Bản thõn kim loại khụng chiếu xạ đó chứa rất nhiều ion và electron. Tuy nhiờn, cỏc hiệu ứng xuất hiện trong cỏc va chạm đàn hồi tỏc động rất mạnh tới tớnh chất vật lý và hoỏ lý của kim loại. Cú thể kể ra một số hiệu ứng sau đõy.
Phồng rộp do bức xạ
Ngoài sự phồng rộp do cỏc sản phẩm khớ gõy ra trong quỏ trỡnh tương tỏc của bức xạ với vật chất như đó núi ở phần trờn, cũn cú hiện tượng phồng rộp do bức xạ. Nú thường xuất hiện trong quỏ trỡnh chiếu xạ ở nhiệt độ 0,22 ữ 0,55Tnc (Tnc - nhiệt độ núng chảy của kim loại hoặc hợp kim). Nguyờn nhõn của sự tạo thành lỗ trống trong kim loại và hợp kim là do cỏc nguyờn tử ngoài mạng cú khuynh hướng tương tỏc với cỏc khuyết tật biến vị và sự kết hợp giữa cỏc lỗ trống cũn lại tạo ra cỏc lỗ rỗng.
Ở nhiệt độ dưới 0,22Tnc tốc độ khuếch tỏn của cỏc nguyờn tử ngoài mạng và cỏc lỗ trống
tương đối nhỏ, hiện tượng phồng rộp ớt xảy ra.
Chớnh hiệu ứng phồng rộp đó hạn chế việc sử dụng urani tinh khiết trong cỏc thanh nhiờn liệu. Người ta cú thể hạn chế cỏc hiệu ứng này bằng việc tạo ra loại gốm urani - molipden, urani – ziriconi… Khi đú cỏc lỗ rỗng tạo ra dễ dàng bị lấp đầy bằng thành phần của kim loại dễ núng chảy hơn (Mo, Zr,…).
Độ dẫn điện
Độ dẫn điện của kim loại ớt bị ảnh hưởng trong quỏ trỡnh chiếu xạ, lý do là sự chuyển động và tương tỏc của điện tử rất ớt chịu tỏc động của khuyết tật.
Tớnh chảy và siờu chảy
Tớnh chảy là một trường hợp riờng của tớnh đàn hồi. Nú là sự biến dạng của vật rắn dưới tỏc động của ngoại lực hoặc nội năng.
54
Khi chiếu xạ tớnh chảy cú thể tăng lờn, nguyờn nhõn cú thể do sự phõn ly của cỏc khuyết tật điểm quanh khuyết tật biến vị làm cho chỳng gắn lại với nhau tạo ra quần thể khuyết tật.
Khi chiếu xạ nơtron, tớnh siờu chảy của urani cú thể tăng lờn 50 ữ100 lần. Trong trường hợp này, người ta gọi urani cú tớnh siờu chảy. Hiệu ứng này làm cho thanh nhiờn liệu bị biến dạng.
Tớnh giũn
Đối với cỏc chất rắn, khi hấp thụ năng lượng kể cả năng lượng của bức xạ nhiệt, nhiệt độ
vượt quỏ nhiệt độ Tr (Tr - nhiệt độ núng chảy) nào đú thỡ nú chuyển trạng thỏi đàn hồi sang trạng thỏi giũn với lý do cỏc liờn kết mạng bị phỏ huỷ. Ở nhiệt độ lớn hơn 0,5Tnc đối với một số hợp kim dựng trong lũ phản ứng bắt đầu quan sỏt thấy hiện tượng giũn hoỏ bức xạ ở nhiệt
độ cao. Nguyờn nhõn của hiện tượng giũn sớm này cú thể liờn quan tới phản ứng (n,α) dưới
tỏc dụng của nơtron nhiệt, chủ yếu với cỏc nguyờn tử 10Bo chứa trong hợp kim. Sự xuất hiện của cỏc lỗ rỗng với khớ hờli làm cho vật liệu trở nờn giũn và cú thể tạo thành cỏc vết nứt.