Multiscale modeling of the low-temperature electron irradiation of beryllium

Abstract

Presented are the methodology and the results of the multiscale modeling of radiation defects primary production and time evolution for 2.5 MeV cryogenic (77 K) irradiation of highly deformed to ~ 10¹² cm⁻² dislocations density beryllium at the NSC KIPT electron linac ELIAS. It is shown that the application of low-temperature e⁻-irradiation of prestrained targets allows efficient suppression of vacancy-interstitial recombination due to escape of freely mi-grating self-interstitial atoms to dislocation sinks and results in abnormally high (~ 10⁻³ per atom) vacancy yield comparable with that of primarily produced Frenkel pairs at a reasonable (≤10³h)e⁻-beam exposure.

Представлено методологію та результати багатомасштабного моделювання первинної продукції та еволюції у часі радіаційних дефектів за криогенного (77 К) опромінення сильнодеформованого до густини дислокацій ~10¹² cм⁻² берилію на електронному лінаці ELIAS ННЦ ХФТІ. Показано, що застосування низькотемпературного електронного опромінення попередньо напружених мішеней дозволяє ефективно пригнічувати рекомбінацію пар Френкеля через витік вільно мігруючих власних міжвузельних атомів до дислокаційних стоків і призводить до аномально високих (~10⁻³ на атом) концентрацій вакансій, які добре порівнянні з концентраціями первинних пар Френкеля за прийнятної (≤10³ год) тривалості електронного опромінення.

Представлены методология и результаты многомасштабного моделирования первичной генерации и временной эволюции радиационных дефектов при криогенном (77 К) облучении сильнодеформированного до плотности дислокаций ~ 10¹² cм⁻² бериллия на электронном линаке ELIAS ННЦ ХФТИ. Показано, что применение низкотемпературного облучения предварительно напряженных мишеней позволяет эффективно подавлять рекомбинацию пар Френкеля за счет ухода свободно мигрирующих собственных межузельных атомов на дислокационные стоки и приводит к аномально высоким (~ 10⁻³ на атом) выходам вакансий, сопоставимых с концентрациями первичных пар Френкеля при разумной (≤10³ ч) длительности e⁻-облучения.