Анализ причин разброса свойств оболочек отработавших твэлов быстрого реактора

30.09.2019 2019 - №03 Материалы и ядерная энергетика

В.Н. Шемякин Е.А. Кинёв А.В. Козлов И.А. Портных В.Л. Панченко М.В. Евсеев

https://doi.org/10.26583/npe.2019.3.09

Исследовано распухание, коррозия и высокотемпературное охрупчивание штатных и экспериментальных оболочек твэлов быстрого натриевого реактора после эксплуатации до повреждающих доз 55 – 69 сна. Для оболочек экспериментальной технологии трубного передела в близких условиях облучения обнаружены чувствительные различия исследованных характеристик. В отличие от штатных оболочки экспериментальных твэлов в процессе изготовления подвергались дополнительному нагреву с целью гомогенизации твердого раствора при разных температурах и времени аустенизации. В целом это привело к повышению сопротивления оболочек повреждающим фактором реакторной среды. Положительный эффект связан с влиянием углерода и морфологией снижающих распухание легирующих элементов, характером выделения карбидных и интерметаллидных фаз. Однако разброс послереакторных свойств, оставшийся значительным и ранее также наблюдавшийся в штатных твэлах, связан с возможными отклонениями технологии термообработки и температуры облучения в условиях трудноконтролируемой скорости потока теплоносителя. Скорость распухания, глубина внутритвэльной коррозии труб штатной технологии составили 0,04 – 0,058%/сна и 20 – 47 мкм соответственно; аналогичные значения для экспериментального материала 0,036-0,056%/сна и 15 – 35 мкм соответственно. При температуре 600°C кратковременные механические свойства экспериментальных твэлов проявили меньшую склонность к высокотемпературному охрупчиванию. Разброс свойств обусловлен химической и структурной неоднородностью, возникающей при изготовлении труб.

Ссылки

1. 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.
2. Баканов М.В., Мальцев В.В., Ошканов Н.Н., Чуев В.В. Основные результаты контроля работоспособности твэлов с оболочками из аустенитных сталей нового поколения // Там же. – С. 187-195.
3. Портных И.А., Глушкова Н.В., Панченко В.Л., Кинев Е.А., Козлов А.В. Различия радиационного распухания оболочек твэлов из стали ЧС-68, происходящего при близких условиях нейтронного облучения // ВАНТ. Сер.: Материаловедение и новые материалы. – 2007. – Вып. 1 (68-69). – С. 377-388.
4. Барсанова С.В., Козлов А.В., Шило О.Б. Влияние облучения быстрыми нейтронами на изменение механических свойств аустенитных сталей ЭК-164 и ЧС-68 // ВАНТ. Сер.: Материаловедение и новые материалы. – 2018. – Вып. 5 (96). – С. 4-12.
5. Баканов М.В., Чуев В.В., Крюков О.В., Лукин А.В., Бычков С.А., Буданов Ю.П., Коростин О.С., Целищев А.В., Тарасюк В.Б. Оптимизация структурного состояния материала оболочечных труб из стали ЧС-68 в холоднодеформированном состоянии // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2005. –№ 1. – С. 139-145.
6. Целищев А.В., Агеев В.С., Буданов Ю.П., Иолтуховский А.Г., Митрофанова Н.М., Леонтьева-Смирнова М.В., Шкабура И.А., Забудько Л.М., Козлов А.В., Мальцев В.В., Повстянко А.В. Разработка конструкционной стали для твэлов и ТВС быстрых натриевых реакторов // Атомная энергия, – 2010. – Т.108. – Вып. 4. – С. 217-222.
7. Спицын Е.В., Целищев А.В., Буданов Ю.П. Исследование влияния режимов аустенизирующего отжига на структурное состояние и характеристики длительной прочности и ползучести твэльных труб из аустенитной стали ЧС68-ИД. // ВАНТ. Сер.: Материаловедение и новые материалы. – 2015. – Вып.2 (81). – С. 4-14.
8. Кинев Е.А. Корреляция высокодозового радиационного распухания стали класса 16Cr -15Ni с размером зерна. // Перспективные материалы. – 2019. – Вып. 3. – С. 39-46.
9. ГОСТ 9553-2017. Стекло и изделия из него. Метод определения плотности. Введ. 2018-03-27. – М.: Изд-во Стандартов, 2018. – 7 с.
10. Гуляев А.П. Материаловедение. – М.: Металлургия. 1977, 646 с.
11. Целищев А.В., Агеев В.С., Буданов Ю.П., Митрофанова Н.М., Новиков В.В. Развитие и применение микроструктурного подхода для создания радиационностойких сталей аустенитного класса. // ВАНТ. Сер.: Материаловедение и новые материалы. – 2006. – Вып.1 (66). – С. 304-312.
12. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов. – М.: Металлургия, 1986. – 480 с.
13. Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали. – М.: Металлургия, 1985. – 408 с.
14. Ватулин А.В., Целищев А.В. Конструкционные стали для активной зоны реакторов на быстрых нейтронах // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2004. – №
15. – С. 13-18.
16. Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Черняева Т.П. Радиационные дефекты и распухание металлов. – Киев: «Наукова думка», 1988. – 296 с.

твэл оболочка скорость распухания коррозия размер зерна высокотемпературное охрупчивание технология изготовления

Ссылка для цитирования статьи: Шемякин В.Н., Кинёв Е.А., Козлов А.В., Портных И.А., Панченко В.Л., Евсеев М.В. Анализ причин разброса свойств оболочек отработавших твэлов быстрого реактора. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2019. – № 3. – С. 96-107. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2019.3.09 .