Распухание улучшенной стали Х16Н15М2ГТФР при скорости набора дозы от 1⋅10–8 до 1,7⋅10–6 СНА/С

22.03.2017 2017 - №01 Материалы и ядерная энергетика

Е.А. Кинёв В.Л. Панченко

https://doi.org/10.26583/npe.2017.1.06

Радиационное распухание негативно отражается на работоспособности конструкционных узлов активной зоны реакторов на быстрых нейтронах (РБН). Поиск новых и улучшение известных сталей для снижения распухания является важной задачей.

Оболочечная сталь Х16Н15М2ГТФР в период с 2003 г. по настоящее время показывает существенное увеличение радиационной стойкости как результат совершенствования состава и термообработки. Силами АО «ИРМ» изучено распухание стали Х16Н15М2ГТФР улучшенной технологии, получены данные о температуре максимального распухания и средней скорости распухания в типичных диапазонах температур теплоносителя и скорости набора дозы быстрого реактора.

Результаты основаны на измерениях распухания методами гидростатического взвешивания и просвечивающей микроскопии. Погрешности гидростатических измерений рассмотрены с привлечением данных металлографии и выбора иммерсионной жидкости.

Установлено, что средняя скорость распухания улучшенной стали Х16Н15М2ГТФР при температуре максимального распухания находится в диапазоне от 0,04 до 0,14%/сна. Наблюдается сдвиг этой температуры от 460 до 520°C с ростом максимальной повреждающей дозы в интервале от 60 до 80 сна (1,3⋅10–6 и 1,7⋅10–6 сна/с соответственно). При дозах менее 10 сна и температурах ниже 400°C скорость среднего распухания может достигать 0,04%/сна. При температурах около 600°C и дозах менее 50 сна скорость распухания не превышает 0,01%/сна за весь период наблюдения.

Ссылки

1. Уолтерс А., Рейнольдс А. Реакторы размножители на быстрых нейтронах. / Пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 624 с.
2. Поролло С.И., Конобеев Ю.В. Электронно-микроскопические исследования распухания и микроструктуры стали ЭП-172 в холоднодеформированном состоянии, облученной в качестве оболочек твэлов реактора БН-600 до высоких повреждающих доз / Сб. докл. IX Российской конференции по реакторному материаловедению. – Димитровград, НИИАР,2009. – С.550-559.
3. Андрианов А.Н., Чернов В.М. Радиационная повреждаемость материалов ядерных энергетических установов (ЯЭУ) // ВАНТ. Серия: Материаловедение и новые материалы. – 2005. – Вып. 2. – № 65. – С. 3-11.
4. Будылкин Н.И., Миронова Е.Г., Митрофанова Н.М., Чернов В.М. Влияние скорости набора повреждающей дозы на распухание аустенитных сталей типа 16Cr-15Ni-3Mo-Nb, облученных в реакторах на быстрых нейтронах БОР-60 и БН-350 // ВАНТ. Серия: Материаловедение и новые материалы. – 2005. – Вып. 2. – № 65. – С. 48-54.
5. Амаев А.Д., Крюков А.М., Неклюдов И.М. и др. Радиационная повреждаемость и работоспособность конструкционных материалов. – СПб.: Политехника, 1997. – 312 с.
6. Баканов М.В., Мальцев В.В., Ошканов Н.Н., Чуев В.В. Основные результаты эксплуатации конструкционных материалов в активных зонах реактора БН-600 // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2011. – № 1. – С. 177-186.
7. Баканов М.В., Мальцев В.В., Ошканов Н.Н., Чуев В.В. Основные результаты контроля работоспособности твэлов с оболочками из аустенитных сталей нового поколения // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2011. – № 1. – С. 187-195.
8. Солонин М.И., Иолтуховский А.Г., Бибилашвили Ю.К. и др. Проблемы создания и модификации нержавеющих сталей для деталей активных зон реакторов на быстрых нейтронах и термоядерного реактора синтеза // Избранные труды ВНИИНМ. – М.: ФГУП ВНИИНМ. – 2002. – Т. 1. - С. 276-288.
9. Портных И.А., Козлов А.В. Методология количественного анализа радиационной пористости в металлах // ВАНТ. Серия: Материаловедение и новые материалы. – 2002. – Вып. 1. – № 59. – С. 41-54.
10. Плаченов Т.Г., Колосенцев С.Д. Порометрия. – Л.: Химия, 1988. – 176 с.
11. ГОСТ 20018-74 (ИСО 3369-75). Сплавы твердые спеченные. Метод определения плотности. Введ. 1976-01-01. - М.: Изд-во стандартов, 1986. - 5 с.
12. Кинев Е.А. Внутритвэльная коррозия оболочек из нержавеющей стали в условиях реакторного облучения // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2008. – № 2. – С. 107-113.
13. Кальченко А.С., Брык В.В., Воеводин В.Н., Лазарев Н.П. Моделирование распухания стали Х18Н10Т в имитационных и реакторных условиях // ВАНТ. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2009. – Вып. 4. – № 2. – С. 131-139.
14. Чернов И.И., Бирюкова С.Ю., Калин Б.А. и др. Влияние дозы облучения на развитие и поведение гелия в ГЦК и ОЦК сталях // ВАНТ. Серия: Материаловедение и новые материалы. – 2006. – Вып. 1. – № 66. – С.396-404.
15. Блохин А.И., Дёмин Н.А., Леонтьева2Смирнова М.В. и др. Активация и трансмутация конструкционных материалов в различных нейтронных полях // ВАНТ. Серия: Материаловедение и новые материалы. – 2006. – Вып. 1. – № 66. – С. 88-104.
16. Блохин Д.А., Чернов В.М., Митрофанова Н.М. и др. Ядерно-физические свойства аустенитных сталей ЧС68 и ЭК164 в условиях длительного нейтронного облучения в реакторе БН-600 // ВАНТ. Серия: Материаловедение и новые материалы. – 2015. – Вып. 3. – № 82. – С.22-37.

сталь Х16Н15М2ГТФР средняя скорость радиационного распухания температура максимального распухания скорость набора дозы

Ссылка для цитирования статьи: Кинёв Е.А., Панченко В.Л. Распухание улучшенной стали Х16Н15М2ГТФР при скорости набора дозы от 1⋅10–8 до 1,7⋅10–6 СНА/С. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2017. – № 1. – С. 63-72. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2017.1.06 .