Распухание стали класса Х16Н19 при скорости набора дозы от 1⋅10–8 до 1,6⋅10–6 сна/с

16.09.2020 2020 - №03 Материалы и ядерная энергетика

Е.А. Кинёв

https://doi.org/10.26583/npe.2020.3.12

Представлены первые данные о распухании стали ЭК-164ИД после эксплуатационного облучения в энергетическом быстром реакторе в интервале температур 370 – 630°C и максимальных повреждающих доз 66 – 77 сна. Скорость набора дозы по длине оболочечных труб, изготовленных из данного материала, составила 1⋅10–8 – 1,6⋅10–6 сна/с. Распухание определялось методом гидростатического взвешивания c погрешностью не более 0,5 %. Полученные результаты проанализированы в зависимости от параметров облучения и в сравнении с материалом класса Х16Н15.

Задачами исследования являлись оценка характеристических значений температуры и дозы максимального распухания, расчеты средней скорости распухания материала при рабочей температуре облучения, инкубационного периода начала распухания, стационарной скорости распухания.

Установлено, что образцы труб, характеризующихся до облучения размером аустенитного зерна 9 – 12 мкм, имеют среднюю скорость распухания 0,035 – 0,05 %/сна после достижения максимальных повреждающих доз 66 – 77 сна (при темпе набора (1 – 1,5)⋅10–6 сна/с) и не более 0,035 %/сна при дозах менее 20 сна (темп набора до 5⋅10–7 сна/с). Характеристическая температура максимального распухания исследованного материала находится в интервале 430 – 500°C. Характеристическая доза максимального распухания находится в интервале 61 – 72,5 сна или 70 – 80% от предельной набранной дозы. Инкубационный период стационарного распухания материала составляет 30 сна. Скорость стационарного распухания составляет 0,1 %/сна.

Характеристики радиационной стойкости исследованного материала имеют преимущество над таковыми для оболочечных материалов класса Х16Н15 в аналогичных условиях облучения и близком структурном состоянии, наследующем размер зерна 9 – 14 мкм в процессе трубного передела.

Ссылки

1. Никитина А.А., Агеев В.С., ЛеонтьеваСмирнова М.В., Митрофанова Н.М., Науменко И.А., Целищев А.В., Чернов В.М. Развитие работ по конструкционным материалам активных зон быстрых реакторов // Атомная энергия. 2015. – Т. 119. – Вып. 5. – С. 292-300.
2. 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.
3. Митрофанова Н.М., Чурюмова Т.А. Сталь ЭК164 – конструкционный материал оболочек твэлов реакторов БН // ВАНТ. Серия: «Материаловедение и новые материалы». – 2019. – Вып. 2 (98). – С. 100-109.
4. Кинёв Е.А., Панченко В.Л. Распухание улучшенной стали Х16Н15М2ГТФР при скорости набора дозы от 1,0⋅10–8 до 1,7⋅10–6 сна/с. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2017. – № 1. – С. 63-70; DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2017.1.06 .
5. Кинёв Е.А. Корреляция высокодозового радиационного распухания стали класса 16Cr-15Ni с размером зерна. // Перспективные материалы. – 2019. – № 3. – С. 39-46.
6. 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.
7. 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.
8. 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 .
9. 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.
10. Исинбаев А.Р., Козлов А.В., Портных И.А. Прогнозирование остаточного ресурса твэлов с оболочкой из стали ЭК164 после эксплуатации в реакторе БН-600 с достижением максимальной повреждающей дозы 99 сна. // ВАНТ. Серия: «Материаловедение и новые материалы». – 2019. – Вып. 5 (101). – С. 75-82.

сталь Х16Н15М2ГТФР температура скорость набора дозы средняя скорость радиационного распухания

Ссылка для цитирования статьи: Кинёв Е.А. Распухание стали класса Х16Н19 при скорости набора дозы от 1⋅10–8 до 1,6⋅10–6 сна/с. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2020. – № 3. – С. 117-124. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2020.3.12 .