تابش نوترون
تاثیر بر مواد

نوترون‌های پرانرژی به مواد در طول زمان آسیب می‌رسانند و آن‌ها را تخریب می‌کنند. بمباران مواد با نوترون‌ها، آبشارهای برخوردی را ایجاد می‌کند که می‌تواند نقص‌ها و نابجایی‌های نقطه‌ای در مواد ایجاد کند که ایجاد آن‌ها محرک اصلی تغییرات ریزساختاری است که در طول زمان در موادی که در معرض تشعشعات هستند اتفاق می‌افتد. در جریانات نوترونی بالا، این می‌تواند منجر به شکنندگی فلزات و سایر مواد و تورم ناشی از نوترون در برخی از مواد شود. این مسئله مشکلی را برای کشتی‌های رآکتور هسته‌ای ایجاد می‌کند و به‌طور قابل توجهی طول عمر آنها را محدود می‌کند. بلوک‌های تعدیل کننده نوترون گرافیت در برابر این اثر که به عنوان اثر ویگنر شناخته می‌شود، حساس هستند و باید به‌طور دوره‌ای آنیل شوند. آتش‌سوزی Wind scale به دلیل یک اتفاق ناگوار در طول چنین عملیات بازپختی رخ داد.
آسیب تشعشع به مواد در نتیجه برهم کنش یک ذره پرانرژی (نوترون یا غیره) با یک اتم شبکه در ماده رخ می‌دهد. این برخورد باعث انتقال عظیم انرژی جنبشی به اتم شبکه می‌شود و به اتم ضربه اولیه (PKA) را وارد می‌کند. از آنجایی که PKA توسط سایر اتم‌های شبکه احاطه شده‌است، جابجایی و عبور آن از شبکه منجر به بسیاری از برخوردهای بعدی و ایجاد ضربه‌های اضافی بر روی اتم‌ها می‌شود که به عنوان آبشار برخورد یا آبشار جابجایی شناخته می‌شود. ضربه به اتم‌ها با هر برخوردی باعث از بین رفتن انرژی می‌شود و در واقع یک سری نقص فرنکل را در شبکه ایجاد می‌کند. گرما نیز در نتیجه برخوردها (از اتلاف انرژی الکترونیکی) ایجاد می‌شود، همان‌طور که احتمالاً اتم‌ها نیز تغییر شکل می‌دهند. بزرگی آسیب به حدی است که یک نوترون منفرد یک مگاولتی که یک PKA را در یک شبکه آهنی ایجاد می‌کند، تقریباً ۱۱۰۰ جفت فرنکل تولید می‌کند. کل رویداد آبشاری در یک مقیاس زمانی ۱* 13-10 ثانیه اتفاق می‌افتد، و بنابراین، فقط در شبیه‌سازی‌های کامپیوتری رویداد قابل مشاهده است.
آبشار برخورد، جاهای خالی و بینابینی بیشتری را در ماده ایجاد می‌کند تا تعادل برای یک دمای معین و در نتیجه نفوذ در مواد به‌طور چشمگیری افزایش یابد. این منجر به اثری به نام انتشار افزایش یافته تابش می‌شود که منجر به تکامل ریزساختاری ماده در طول زمان می‌شود. مکانیسم‌هایی که منجر به تکامل ریزساختار می‌شوند، بسیارند و ممکن است با دما، شار و سیار متفاوت باشند و موضوع گسترده‌ای برای مطالعه هستند.
حلقه‌های دررفتگی در صورتی تشکیل می‌شوند که جای خالی خوشه‌هایی را در یک صفحه شبکه تشکیل دهند. اگر ابعاد این‌جای خالی در سه بعد گسترش یابد، یک خلاء ایجاد می‌شود. طبق تعریف، حفره‌ها در خلاء هستند، اما ممکن است در مورد تابش ذرات آلفا (هلیوم) تبدیل به گاز پر شوند. سپس حفره حباب تولید می‌شود و منجر به ناپایداری ابعادی (تورم ناشی از نوترون) قسمت‌های تحت تابش می‌شود. تورم یک مشکل بزرگ طراحی طولانی مدت است، به ویژه در اجزای رآکتور ساخته شده از فولاد ضدزنگ. آلیاژهایی با ایزوتروپ کریستالوگرافی، مانند زیرکالوی‌ها در معرض ایجاد حلقه‌های نابجایی هستند، اما تشکیل فضای خالی را نشان نمی‌دهند. در عوض، حلقه‌ها روی صفحات شبکه‌ای خاص تشکیل می‌شوند و منجر به رشد ناشی از تابش می‌شوند، پدیده‌ای که متمایز از تورم می‌باشد اما همچنان می‌تواند تغییرات ابعادی قابل توجهی را در یک آلیاژ ایجاد کند.
تابش مواد همچنین می‌تواند باعث دگرگونی‌های فازی در مواد شود. در مورد محلول جامد، غنی‌سازی یا تخلیه املاح در سینک‌های جداسازی ناشی از تشعشع می‌تواند منجر به رسوب فازهای جدید در ماده شود.
اثرات مکانیکی این مکانیسم‌ها، شامل سخت شدن تابش، شکنندگی، خزش و ترک خوردگی محیطی می‌باشد. خوشه‌های معیوب، حلقه‌های دررفتگی، حفره‌ها، حباب‌ها و رسوبات تولید شده در نتیجه تابش در یک ماده، همگی به شکنندگی (از دست دادن شکل‌پذیری) در مواد کمک می‌کنند. تردی برای موادی که مخزن تحت فشار رآکتور را تشکیل می‌دهند، حائز اهمیت است، زیرا انرژی مورد نیاز برای شکستن مخزن به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابد. بازیابی شکل‌پذیری با بازپخت کردن عیوب امکان‌پذیر است و بیشتر طول عمر رآکتورهای هسته‌ای به توانایی ایمن انجام این کار بستگی دارد. خزش همچنین در مواد پرتودهی شده بسیار تسریع می‌شود، البته نه به دلیل افزایش نفوذ، بلکه در نتیجه برهمکنش بین تنش شبکه و ریزساختار در حال توسعه. ترک خوردگی محیطی یا به‌طور خاص‌تر، ترک خوردگی تنشی به کمک تابش (IASCC) به ویژه در آلیاژهای در معرض تابش نوترون و در تماس با آب مشاهده می‌شود، ناشی از جذب هیدروژن در نوک ترک ناشی از تجزیه رادیویی آب است که منجر به کاهش انرژی مورد نیاز برای انتشار ترک می‌شود.
اتم درحال تابش پرتوی گاما
آلفا بتا گامل نوترون
طراحی از یک نقص فرنکل - یک کاتیون با به جا گذاشتن یک جای‌خالی به یک اتم بین نشین تبدیل شده‌است.