Radiation damage in graphite

Atomic Energy Research Establishment, Harwell, England.

Résumé

Pendant l’irradiation par des neutrons, les atomes de carbone sont déplacés de leurs positions normales dans la structure tri-dimensionnelle, ce qui provoque à la fois l’apparition de sites libres et d’atomes interstitiels. Les couches de carbone s’éloignent les unes des autres et l’augmentation de l’espacement entre les couches, tel qu’on peut le mesurer aux rayons X, donne une bonne indication sur l’endommagement provoqué par les radiations. A 30 °C cet espacement peut augmenter de 16 % environ avant que ne commence la saturation mais, quand on augmente la température d’irradiation, l’augmentation de c est beaucoup plus faible et la saturation commence beaucoup plus tôt, au-dessous de 1 % à 500 °C. En relation avec l’accroissement de c, il y a d’importantes modifications de la densité en volume, de l’énergie emmagasinée, de la conductivité thermique et d’autres propriétés physiques. On peut supprimer l’endommagement en procédant à un recuit thermique en dehors du réacteur, ou de façon plus aisée, à un « recuit par irradiation » à une température plus élevée que la précédente. La nature précise des défauts produits par irradiation n’est pas connue, mais il semble que, à mesure qu’augmente le degré d’endommagement, il apparaisse des types de défauts de plus en plus complexes. Il est également difficile d’expliquer en détail la relation entre la variation de la maille unitaire cristallographique et les modifications des dimensions des blocs macroscopiques de graphite. Aux basses températures, il y a une augmentation globale du volume du bloc avec l’irradiation, mais, aux températures plus élevées, il y a réduction de volume, ce qui correspond peut-être au fait que les radiations provoquent une diffusion aux bords des cristallites, permettant une réduction de la densité en volume.