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Primary radiation damage; A Review of current understanding and models

一次照射損傷; 最近の理解とモデルに関するレビュー

Nordlund, K.*; Zinkle, S. J.*; Sand, A. E.*; Granberg, F.*; Averback, R. S.*; Stoller, R. E.*; 鈴土 知明; Malerba, L.*; Banhart, F.*; Weber, W. J.*; Willaime, F.*; Dudarev, S. L.*; Simeone, D.*

Nordlund, K.*; Zinkle, S. J.*; Sand, A. E.*; Granberg, F.*; Averback, R. S.*; Stoller, R. E.*; Suzudo, Tomoaki; Malerba, L.*; Banhart, F.*; Weber, W. J.*; Willaime, F.*; Dudarev, S. L.*; Simeone, D.*

あらゆる種類の放射線影響の科学的理解は、一次損傷、すなわち、高エネルギー粒子によって開始された原子弾き出し事象の直後に生成される欠陥から始まる。このレビューでは、過去数十年にわたり一次損傷の性質について繰り返し行われてきた広範な実験およびコンピュータシミュレーションの研究を検討する。我々は、材料における結晶学的または位相的欠陥の生成、ならびに原子混合、すなわち結晶学的位置の原子が他のものと位置を交換することも検討する。我々はまた、このエネルギー粒子の損傷を定量化するための現在の国際標準であるNorgett-Robinson-Torrens(NRT)-dpaの代替案を提供するための最近の取り組みについて考察する。我々は、NRT-dpaを拡張する新しい補完的な変位量推定(athermal recombination corrected dpa: arc-dpa)と原子混合(replacements per atom: rpa)関数を詳細に提示し、それらの利点と限界について議論する。

Scientific understanding of any kind of radiation effects starts from the primary damage. We consider the extensive experimental and computer simulation studies that have been performed over the past several decades on what the nature of the primary damage is. We review both the production of crystallographic or topological defects in materials as well as radiation mixing, i.e. the process where atoms in perfect crystallographic positions exchange positions with other ones in non-defective positions. We also consider the recent effort to provide alternatives to the current international standard for quantifying this energetic particle damage, the Norgett-Robinson-Torrens displacements per atom (NRT-dpa) model for metals. We present in detail new complementary displacement production estimators ("athermal recombination corrected dpa": arc-dpa) and atomic mixing ("replacements per atom": rpa) functions that extend the NRT-dpa, and discuss their advantages and limitations.

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