21891پ

Molecular Dynamics Analysis of radiation damage in Fe-Cr alloy

دكتري

فيزيك گرايش هسته‌اي

تحصيلات تكميلي

1394

1394/08/11

عالي

146ص

فقهي، سيد اميرحسين

شكري، علي اصغر

136-144ص

Molecular Dynamics, primary radiation damage, Ferritic/martensitic steels, Grain boundary, Molecular statics

دانشگاه پيام نور/ مركز تهران جنوب

استيل‌هاي ضد زنگ فرتيك مارتنسيتيك با كروم بالا (بين 9 تا 12%)، كانديداي مواد ساختاري در رآكتورهاي نسل آينده‌ي شكافت و رآكتورهاي همجوشي به شمار مي‌روند. تجزيه و تحليل آسيب تابش نوترون در اين‌گونه استيل‌هامي‌تواند به ما در تخمين و بهبود ايمني و استحكام رآكتورهاي كمك كند. مدل سازي چند مقياسي بر اساس شبيه سازي كامپيوتري، يكي از روشهاي مهم براي فهم و تخمين آسيب تابش در مواد است. در اين مدل، مرحله‌ي اوليه‌ي آسيب تابش توسط شبيه سازي ديناميك مولكولي بيان مي‌شود. هدف در اين رساله، در مرحله اول شناسايي و به كارگيري اين روش به منظور بررسي آسيب تابش در استيل‌هاي ضد زنگ فرتيك مارتنسيتيك و در مرحله‌ي دوم بسط و توسعه‌ي آن براي شناخت مكانيزم هاي اساسي در توليد و تحول نواقص در مواد مقاوم در برابر تابش مي‌باشد. به منظور آشنايي با تابش نوترون و آسيب هاي ناشي از آن در مواد ساختاري رآكتورها، در فصل اول پس از بيان اهميت موضوع به بررسي و چگونگي شكل گيري آسيب تابش توسط نوترون مي پردازيم.به دليل اينكه ابزار ما براي بررسي مرحله‌ي اوليه‌ي آسيب تابش شبيه سازي ديناميك مولكولي است، در فصل دوم ابتدا در مورد مباني و اصول شبيه سازي ديناميك مولكولي صحبت مي‌كنيم و سپس نحوه‌ي به كارگيري اين روش براي شبيه سازي مرحله‌ي اوليه‌ي آسيب تابش (آبشار جابجايي) را بر اساس شرايط فيزيكي مناسب در اين مدل توصيف مي‌نماييم.بعد از آن در فصل سوم، مرحله‌ي اوليه‌ي آسيب تابش را در كريستال‌هاي كامل Fe وFe-12%Cr با استفاده از به كارگيري كد ديناميك مولكولي لمپس، انتخاب مناسب پتانسيل‌هاي بين اتمي براي برهم كنش آهن – آهن، كروم-كروم و آهن- كروم و در نهايت نوشتن كد هاي تحليلي جانبي، مورد بررسي قرار خواهيم داد. در اين راستا انرژي اولين اتم برخورد كننده را بينkeV9-3در نظر گرفتيم طوريكه در جهت هاي گوناگون حركت كند. تعداد نواقص باقيمانده، كسر نواقص حاضر در خوشه‌ها ، كسر مقدار كروم در اتم هاي بين شبكه‌اي و تغييرات پارامتر نظم كوتاه برد مورد ارزيابي قرار داده و با مقايسه‌ي نتايج مرحله‌ي اوليه‌ي آسيب تابش بين Fe و Fe-12%Cr نشان خواهيم داد كه كروم به سختي تعداد نواقص و ميزان توزيع آن ها در خوشه‌ها را تغيير مي‌دهد.به دليل اينكه نانو كريستال‌ها (حاوي تعداد زياد مرزدانه) به عنوان مواد مقاوم در برابر تابش شناخته شده‌اند، در فصل چهارم به بررسي مرحله‌ي اوليه‌ي آسيب تابش در مرزدانه‌ها با ساختارهاي مختلف حاويFe و Fe-12%Cr پرداخته و رفتار انرژيتيك و جنبشي نواقص در نزديكي صفحات مرزدانه‌ها را با استفاده از روش‌هاي استاتيك مولكولي و NEB مورد تحليل قرار داديم. نتايج نشان داد كه مرزدانه‌ها چاه نواقص هستند و ترجيحا اتم هاي بين شبكه‌اي را جذب مي‌كنند. ميزان اين جذب كنندگي به ساختار مرزدانه ، انرژي اوليناتمبرخوردكننده و فاصله‌ي اين اتم تا مرزدانه وابسته است.

1394/08/24

27836