И.А. ГОЛОВЧАНСКИЙ, Ю.Н. ДЕВЯТКО ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЗМА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ КАСКАДА АТОМНЫХ

УДК 530.1(06) Теоретические проблемы физики
И.А. ГОЛОВЧАНСКИЙ, Ю.Н. ДЕВЯТКО
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЗМА ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ КАСКАДА АТОМНЫХ
СОУДАРЕНИЙ
Исследовано влияние времени смены механизма теплопроводности на
поведение точечных дефектов - вакансий и междоузлий - в каскаде соударений.
На начальном этапе возникновения каскада атомных соударений
практически вся энергия оказывается в системе движущихся атомов, то
значительный интерес представляет темп снижения температуры
«горячей» области каскада. Именно от этого зависит количество точечных
дефектов, «выживших» в ходе релаксации каскада атомных соударений,
т.к. коэффициенты диффузии и рекомбинации точечных дефектов резко
зависят от температуры по закону Аррениуса.
В работе [1] исследован механизм снижения температуры, связанный с
перекачкой энергии от кристаллической решётки в электронную
подсистему металла. Данная работа посвящена исследованию влияния
характерного времени смены механизма теплопроводности на выживание
вакансий и собственных междоузельных атомов (СМА). Рассмотрим
диффузионную стадию релаксации изолированного каскада атомных
соударений. В этом случае концентрации точечных дефектов
удовлетворяют системе кинетических уравнений диффузионного типа [2]:
dci
 ( Di (Tph ) (ci ))  K iv  ci  cv ;
dt
(1.1)
dcv
 ( Dv (Tph ) (cv ))  K iv  ci  cv ,
dt
где С v( i ) – концентрация вакансий (междоузельных атомов),
D v(i) (T ph )
атомов),
– коэффициент диффузии вакансий (междоузельных
Tph – температура решетки, Kiv =4  reff (Di +Dv )
–
коэффициент рекомбинации вакансий и междоузельных атомов,
reff  1, 2a – радиус рекомбинации, a - постоянная решетки металла.
Температура решетки удовлетворяет системе уравнений
теплового баланса [1], которая учитывает наличие механизма
ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 9
49
УДК 530.1(06) Теоретические проблемы физики
электрон-фононного взаимодействия, приводящего к
энергии от решетки в электронную подсистему.
dTph
Tph  Te
1

( ph (Tph ) (Tph )) 
dt
 ph   ph
 ph e
Te  Tph
dTe
1

(e (Te ) (Te )) 
dt
e   e
 e  ph
Здесь
 ph Tph  ,  e Te  –
удельная
теплоемкость
электронной подсистемы, соответственно;
теплопроводности
фононной
(электронной)
плотность металла (электронов),  ph  e  e  ph 
ph  e
передаче
(1.2)
решетки
и
– коэффициент
подсистемы,
ph e
–
– характерное время
передачи энергии между соответствующими подсистемами.
Процесс передачи энергии от решётки к электронам является
основным механизмом снижения температуры внутри каскадной области
повреждения при  phe  ph L2  ph  ph [1].
Для
различных
значений
характерного
времени
 ph  e
(рассматриваемого как параметр) в области с линейным размером
L<1000Å определено количество выживших вакансий и СМА к моменту
времени 10-8 с. Сам факт наличия времени задержки  ph  e  в передаче
энергии приводит к внутрикаскадной рекомбинации заметной доли
точечных дефектов.
Проведенные расчеты показали, что вариация значения времени  ph  e
приводит к существенным изменениям количества выживших дефектов:
при уменьшении этого времени выживает большее количество дефектов.
Список литературы
1. Девятко Ю.Н., Хомяков О.В. Средние характеристики накопления точечных дефектов
в металлах при нейтронном облучении реакторного спектра. // Науч. сессия МИФИ-2007:
Сб. науч. трудов: МИФИ, 2007 Т.5. С.176-177.
2. Девятко Ю.Н., Плясов А.А., Рогожкин С.В., Чернов В.М. Температурные эффекты в
каскадах атом-атомных соударений - ВАНТ, сер. материаловедение и новые материалы.
Вып.1 (66). С. 31 (2006).
50
ISBN 978-5-7262-0883-1. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2008. Том 9