Effects of neutron irradiation on the brittle to ductile transition in single crystal tungsten
Effects of neutron irradiation on the brittle to ductile transition in single crystal tungsten
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中子辐照对单晶钨脆塑转变的影响
DOI：
10.1016/j.jnucmat.2019.151799
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发表时间：
2019
影响因子：
3.1
通讯作者：
Abernethy R
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Abernethy R
关于中子辐照对钨脆性转变（BDT）影响的数据有限。这项工作研究了中子辐照至每个原子 1.67 个位移后脆性转变温度 (BDTT) 的增加，使用一系列温度 (623–1173K) 和应变率 (3.5×10−7 - 2.5×10−5 s−1) 的四点弯曲测试。发现照射后 BDTT 增加了 500K。 BDT 的活化能是使用四点弯曲测试的阿伦尼乌斯分析确定的。纳米压痕应变率跳跃测试用于表征位错运动的激活体积。这些值分别量化为 1.05eV 和 18b3，非常接近未辐照钨的值。这表明扭结对的形成是BDT辐照前后的控制机制。这项工作还使用两种独立的技术（X 射线和伽马射线光谱）对中子辐照下钨向铼和锇的嬗变的库存代码建模（通过 FISPACT-II）进行了独特的验证。这些结果表明，只要使用准确的中子谱，建模就可以正确预测这种嬗变。鉴于 FISPACT-II 等库存代码和相关核数据库广泛用于钨嬗变建模，这是一个至关重要的结果。
Only limited data exist on the effect of neutron irradiation on the brittle to ductile transition (BDT) in tungsten. This work investigates the increase in brittle to ductile transition temperature (BDTT) following neutron irradiation to 1.67 displacements per atom, using four-point bend tests over a range of temperatures (623–1173 K) and strain rates (3.5 × 10−7 - 2.5 × 10−5 s−1). The BDTT was found to increase by 500 K after irradiation. The activation energy for the BDT was determined using Arrhenius analysis of the four-point bend tests. Nanoindentation strain-rate jump tests were used to characterise the activation volume for dislocation motion. These were quantified as 1.05 eV and 18 b3 respectively, very close to values found for unirradiated tungsten. This suggests that kink-pair formation is the controlling mechanism for the BDT before and after irradiation. This work also carries out a unique verification of inventory-code-modelling (via FISPACT-II) of transmutation of tungsten to rhenium and osmium under neutron irradiation using two independent techniques (X-ray and gamma-ray spectroscopy). These results show that modelling can correctly predict this transmutation, provided that an accurate neutron spectrum is used. This is a critical result given the widespread use of inventory codes such as FISPACT-II, and the associated nuclear data libraries, for modelling transmutation of tungsten.
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