Properties of fission spikes in UO2 and UC due to electronic stopping power

Abstract

For the electronic stopping power of fission fragments in UO2 and UC a distinction is made between the initial energy distribution of width ri around the path of the fission fragment and a limiting temperature distribution with width r′i. A value of r′i can be fixed in a way which allows to compare different substances, here UO2 and UC. The real temperature distribution depends upon the ratio n = ri/r′i. Using transmission electron microscopy, the ratio n is found to be close to one for U4O9 and the same is concluded for UO2. This initial temperature distribution is used to calculate the thermoelastic stress field around a fission spike in UO2. A rough estimate for UC shows that in this case n ≫ 1, this means that the thermoelastic stress field in UC is of no practical importance, like in metals. Beim elektronischen Bremsvermögen eines Spaltproduktes in UO2 und UC kann man zwischen einer Anfangsenergieverteilung der Breite ri um die Spaltspur und einer begrenzenden Anfangstemperaturverteilung der Breite r′i unterscheiden. Ein Wert von r′i kann derart festgelegt werden, daß man verschiedene Substanzen, hier UO2 und UC, vergleichen kann. Die wahre Temperaturverteilung hängt vom Verhältnis n = ri/r′i ab. Mit Hilfe der Elektronenmikroskopie läßt sich für U4O9 ein Verhältnis n = 1 abschätzen; dies sollte näherungsweise auch für UO2 gelten. Mit dieser Anfangstemperaturverteilung läßt sich das thermoelastische Spannungsfeld um eine Spaltspur in UO2 berechnen. Eine grobe Abschätzung für UC zeigt, daß dort n ≫ 1, d. h. in diesem Fall hat das thermoelastische Spannungsfeld wie bei Metallen keine Bedeutung.