CONGRÈS DU CENTENAIRE DE LA SOCIÉTÉ FRANÇAISE DE PHYSIQUE
IMPLANTATION ET DÉFAUTS D'IRRADIATION

J. Phys. Colloques 34 (1973) C5-11-C5-18
DOI: 10.1051/jphyscol:1973503

SIMULATION PAR BOMBARDEMENT D'IONS Ni⁺ DE MOYENNE ÉNERGIE DES EFFETS D'IRRADIATION EN PILE DANS LE NICKEL ET LES ACIERS AUSTÉNITIQUES

J. DELAPLACE^{1, 2}, N. AZAM^{1, 2}, L. LE NAOUR^{1, 2}, M. LOTT^{3, 2} and C. FICHE<sup>3, 2

1</sup>  Département de Technologie, Service de Recherches Métallurgiques Appliquées, Centre d'Etudes Nucléaires de Saclay, BP 2, 91190 Gif-sur-Yvette, France
²  Département de Technologie (CEN Saclay), Département de physique des Réacteurs et de Mathématiques Appliquées (CEN Fontenay-aux-Roses), France
³  Département de Physique des Réacteurs et de Mathématiques Appliquées, Section de Physique Expérimentale, Centre d'Etudes Nucléaires de Fontenay-aux-Roses, BP 6, 92260 Fontenay-aux-Roses, France

Résumé
L'intérêt essentiel du bombardement par des ions lourds est de produire très rapidement, en quelques heures, un nombre important de déplacements d'atomes, que l'on n'obtient en pile qu'après une année d'irradiation au moins. Cette technique présente cependant des inconvénients : faible pénétration des ions lourds, production de défauts non homogène et implantation d'atomes étrangers dans l'échantillon... Nous avons étudié la formation de cavités par agglomération de lacunes (gonflement) dans le nickel bombardé par des ions Ni⁺ de 500 keV. Le gonflement varie avec la température et passe par un maximum vers 620 °C. Un chargement préalable en hélium augmente le nombre de cavités mais diminue le gonflement. Le gonflement augmente avec la fluence de façon linéaire. Le nombre et la taille des cavités augmentent rapidement au début de l'irradiation. Nous avons étudié l'évolution de la densité de dislocations dans un acier austénitique bombardé par des ions Ni⁺. Nous avons observé une densité élevée de dislocations entre 400 et 700 °C. Cette densité est indépendante de l'état initial du matériau (hypertrempé ou écroui) et de la fluence dès que celle-ci atteint une valeur voisine de 10 déplacements par atome. Elle augmente avec le flux et diminue lorsque la température augmente.

Abstract
The most notable interest of heavy ion bombardment is to produce in a short time, in a matter of hours, many atomic displacements which normally required more than a year of reactor irradiation. Nevertheless this technique presents some objectionable features : low range of heavy ions, non uniform production of defects with depth, impurity atom injection into specimen... Formation of voids by vacancies clustering was studied in pure nickel by 500 keV nickel ion bombardment. Void swelling increases with irradiation temperature up to a maximum about 620 °C, then decreases. Helium pre-injection into nickel increases void density but reduces swelling. Swelling increases linearly with dose. Void size and void density increase quickly during the outset of irradiation. We have studied the evolution of dislocation network induced by nickel ion bombardment in stainless steel. We observe a high dislocations density between 400 and 700 °C. There is no significant variation of dislocation density with the starting microstructure of material (solution treated or cold worked) and with dose when dose runs above 10 dpa. Dislocation density increases with dose rate and decreases with increasing temperature.