Dislocation loops growth and radiation growth in neutron irradiated Zr-Nb alloys: rate theory modelling

Abstract

Представлена узагальнена модель росту дислокацiйних петель в опромiнених бiнарних сплавах на основi Zr. Ураховано вплив температури, ефективнiсть поглинання точкових дефектiв петлями, що залежать вiд розмiру петлi, локальнiсть розташування петель в зернах i концентрацiї легуючого елемента. Розроблену модель використано для опису динамiки зростання радіусів дислокаційних петель в цирконiйнiобiєвих сплавах, опромінених нейтронами за реакторних умов. Встановлено динамiку росту як радiусiв петель рiзного типу, так деформацiй кристалу при рiзних розмiрах зерен, розташуваннi петель в зернах i концентрацiї нiобiю. Показано, що залежно вiд розташування петель в зернах вiдбувається нерiвномiрна деформацiя матерiалу всерединi зерен. Показано, що введення нiобiю як легуючого елемента призводить до зменшення радiусу дислокацiйних петель та сприяє зростанню локальних деформацiй всерединi зерен.

A generalized model to study dislocation loops growth in irradiated binary Zr-based alloys is presented. It takes into account temperature effects, efficiencies of loops to absorb point defects dependent on the loop size, an influence of locality of grain boundary sink strength, and concentration of the alloying element. This model is used to describe the dynamics of loop radii growth in zirconium-niobium alloys under neutron irradiation at reactor conditions. A growth of both loop radii and strains is studied at different grain sizes, location from grain boundaries, and concentration of niobium. It is shown that locality of grain boundary sinks results in a non-uniform deformation of the crystal inside the grains. Additionally, an introduction of niobium as an alloying element decreases the loop radii but promotes the growth of local strains inside the grains.