Действие ионизирующих излучений на структуру вещества. Химическое действие ядерных излучений

Энергия заряженных частиц, -квантов, и нейторонов в основном тратится на ионизацию и возбуждение атомов. Ионизации в конечном счете ведет к нагреванию вещества и не вызывает в нем необратимых изменений. Однако заметная доля энергии потока частиц затрачивается на необратимое изменение структуры вещества, которое называется радиационным повреждением.

Радиационные дефекты - устойчивые нарушения правильного расположения атомов или ионов в узлах кристаллической решетки при облучении потоками микрочастиц.

Главным механизмом является ударное выбивание атомов из кристаллической решётки с образованием первичного радиациооного дефекта типа Френкеля (пра вакансия и междуузельный атом). Заряженные частицы и нейтроны выбивают атомы непосредственно, -кванты через промежуточные фотоэлектроны или комптоновские электроны.

Часто появление в решетке новых атомов возникает при внедрении падающих тяжелых частиц и за счет ядерных реакций с распадами продуктов реакций. Такие явления возникают при облучении нейтронами и ионной бомбардировке.

Возникновение -центров окраски происходит. когда в кристалле поваренной соли отрицательный ион хлора теряет два электрона и выскакивает из решетки . Вместо него вакансия заменяется электроном.

Генерация радиационных дефектов меняет свойства материалов: Возникает радиационное распухание - изменение формы и размеров облученных образцов. Изменяются механические свойства - модуль упругости растет, пластическое разрушение сменяется хрупким разрушением. в полупроводниках радиационные дефекты выступают как центры рассеяния носителей заряда и меняют концентрацию и природу основных носителей заряда, т.е. р-n проводимость.

Изменение механических свойств, однородности состава. и геометрических размеров конструкционных материалов ограничивают срок работы ядерных реакторов. Облучение полупроводников сопровождается существенными изменениями параметров полупроводниковых приборов. Все материалы и приборы обладают определенной радиационной стойкостью, которая обязательно учитывается при конструировании. Изменение свойств на 20-30% и минимальные уровни облучения приведены в табл. 3.2.

табл.3.2.

Неорганические материалы	Доза -излучения Грей	Флюенс нейтронов Част/см-2
стекло	5 107	5 1017
Сталь конструкционная	5 107	1019
бетон	5 107	1020-5 1020
Кремниевые транзисторы	103-105	3 1011-1013
Германиевые транзисторы	104-106	4 1012-1014
Радиолампы	-	1016