Радиационное воздействие. 
Механика неоднородных тел

В связи с развитием ядерной энергетики внимание исследователей было направлено на изучение влияния потоков элементарных частиц, в первую очередь нейтронов, на механические свойства материалов, использующихся в реакторной технике и защитных конструкциях ядерных реакторов. К таким материалам относятся различные металлы и сплавы, а также бетоны.

Воздействие на твердое тело облучения элементарными частицами с высокой энергией является весьма сложным явлением. Анализ физических процессов, происходящих в облучаемом веществе, можно найти в работах [ 18, 24 и др.]. Достаточно обширные сведения по влиянию радиационного облучения на происходящие при этом процессы и физико-механические свойства различных материалов (металлы, горные породы, бетоны, полимеры и ироч.) можно найти в работе |28|.

Следует отметить, что под воздействием нейтронных потоков во многих материалах появляются вынужденные радиационные деформации s_B = s_p, аналогично тому, что происходит при нагревании. На рис. 1.9 приведены зависимости радиационных деформаций в_р от дозы облучения для разных составов растворов и бетонов. Для этих деформаций в работе [28] приведена эмпирическая формула, достаточно хорошо аппроксимирующая показанные на рис. 1.9 зависимости:

где s_max — максимальная радиационная деформация раствора (бетона) данного состава; Ф — интегральный поток (флюенс) нейтронов; аир — эмпирические коэффициенты, зависящие от радиационной деформативности заполнителя.

Рис. 1.9. Радиационные деформации облученных растворов и бетонов.

и энергетического спектра потока нейтронов. Также в работе 128] приведена зависимость модуля упругости бетонов от флюенса Ф

где Е₀ — модуль упругости необлученного материала; а, р, и у, — эмпирические коэффициенты, зависящие от марки бетона и энергетического спектра нейтронов. Аналогичный характер имеет также зависимость прочности растворов и бетонов от Ф.

Изменение пластических и прочностных свойств при облучении наиболее наглядно проявляется в металлах и сплавах. В работах [24, 28] приведены табличные и графические данные испытаний различных металлов и сплавов при облучении нейтронными потоками. В большинстве случаев воздействие радиационного облучения приводит к повышению предела текучести и прочности рассматриваемых материалов. 11а рис. 1.10 приведены типичные зависимости указанных характеристик от дозы облучения.

Так же как и в задачах термомеханики, при радиационном воздействии на конструкцию для построения функций.

Рис. 1.10. Влияние нейтронного потока на предел текучести и предел прочности кремниево-углеродистой стали неоднородности, т. е. зависимостей механических характеристик материала от координат, необходимо решить задачу о распределении флюенса нейтронов в конструкции. Как указано в работе [24], для решения этой задачи приемлемым может быть диффузионное приближение. В предположении, что в теле нет генерации нейтронов (отсутствуют ядерные реакции), соответствующее дифференциальное уравнение (уравнение Пуассона) имеет вид.

где L — длина диффузии, зависящая от энергии нейтронов.

В частном случае воздействия потока нейтронов на полупространство решением уравнения (1.29) будет.

Здесь Ф₀ — значение флюенса нейтронов на поверхности полупространства.

Используя решение (1.30) или аналогичные решения уравнения (1.29) в других задачах, можно, например, с помощью соотношения (1.28) построить зависимость модуля упругости от координат.