справочник (550668), страница 79
Текст из файла (страница 79)
Это изменение, осо- 25 2 в бенно заметное при флюенсе более 5 10 нейтр./м и температурах выше 500 С, называется высокотемпературным радиационным охрупчнваннем (ВТРО). Явление ВТРО сопровождается значительным снижением пластичности (полное удлинение при разрыве может достигать лишь О,! %) и повышением предела текучести материала Длительная прочность, сопротивление усталости и сопротивление ползучести при этом также существенно уменьшаотся (до половины исходного значения у сталей типа 12Х18Н9).
оя' 50 ЗО 20 10 О 0,8 2,4 4,0 О 0,8 2,4 4,0 Р 1О, иейтрЛ62 Р 10, иейгрЛ62 а б Рис.6.12. Зависимость показателей прочности (а) я пластичности (6) сплава ! 1ОО от фмоеиса неигровое (19] Объясняется ВТРО радиационным стимулированием изменений свойств на границах зерен, приводацнх к образованию трещин. Лучшей сопротивляемостью ВТРО обладмот аустенитные стали, легированные молибденом и ниобием, например ОХ16Н15МЗБ. Однако это улучшение имеет место при ограниченном флюенсе нейтронов. Так, оболочки ТВЭЛ нз стали ОХ!6Н15МЗБ имеют при 700 С относительное удлинение всего около 0,8 % при флюенсе 8,5.10 нейтр./м .
Повысить остаточную пластичность и прочность 26 2 при высоком флюенсе быстрых нейтронов можно легированием аустеннтных коррозионно-стойких сталей титаном, бором, кремнием. Малую склонность к ВТРО имеют стали ферритного и мартенситного классов. 26 2 Радиационное распухание проявлястсл при флюенсе более 10 нейтр./и в интервале температур облучения 0,3-0,55 Т„„металла. что обычно соответствует рабочему диапазону конструкционного материала.
Для аустенитных коррозионно-стойких сталей радиационное распухание может достигать большйх значений — (30-40) % при флюенсе оед, МПа 8,% 26 !8 10 2 О 2 4 6 гт 1О, иейтрЛ62 б О 2 4 6 Г 10, нейтрЛ62 Рис. 6ЛЗ. Влияние сблучеиия па предел текучести (а) и относительное улляискис (6) стали 08Х18Н 10 при рязличимк температурах облучения 119) 435 ДР/Р, % 20 16 12 1 5 9 13 17 Р 10 24, й р/мз Рве. 6.14. Влияние облучения ца ралнациовее распухание сталей (4 Ц: / - Оах!Зн!От; 2 — Озх!6н(5мзБ; 3-ОХ!6Н!5МЗБ (мцацфвццроввццацй 4 — !2Х!3 30 20 10 0 400 500 600 6'С Рпс. 6.15.
Влвяняе температуры на радмцввнсе распухание сталей ц сцлажа [4 Ц: / — фецмвцел сталь; 2 — ычччцмццмль выь чцлааы; 3 — сталь тццв ОЗ 17Н ! 3М2Т хояодноачфсрмцеамццы (20 ЧЬ); 4- ауч 7чцвтньч цьврозцецце.еьеакаа молцфцццроеаццьц ставь (1,5 — 2,5) 1О нейтр./м . Механизм распухания 27 2 объясняется накоплением в процессе облучения избыточных вакансий н зарождением в металле вакансионных скоплений, имеющих вид сферических микропор. Цеитрамн зарождения пор являются атомы примесей, атомы гелна, образующегося при взаимодействии нейтронов с никелем, хромом, железом. На рис.
6.14 н 6.15 приведены зависимости радиационного распуханиа некоторых сталей и сплавов ст флюенса быстрых нейтронов и температуры. Действенным дополнительным средством, уменьшающим распухание вустенитных сталей, является поверхностный наклеп материала в результате деформации изделия при комнатной темпе2гатуре. При флюенсе быстрых нейтронов (1,2 — 1,4) 1О нейтр./м увеличение степени холодной деформации с 20 до 30 % для стали типа 08Х17Н!ЗМ2Т приводит к снюкению распухания с 15 до 4 % при температурах облучения 550-600 С. Высоконикелевые сплавы типа нимоник (40-45 % Н1), а таю7ц7 хромистые коррозионно стойкие стали феррппюго и феррнтномартенситного классов (12 — 17 % Сг, 6 0,5 % Рй) имеют меньшее распухание. Однако повышение содержания никеля приводит к усилению ВТРО.
Для устранения зтого недостатка используют дисперснонное упрочнение и сложное легирование никелевых сплавов молибденом, титаном, алюминием, бором, ниобием, кремнием. С механизмом вакансионного распухания связана и радиационная ползучесть — свойство постоянного деформированиа материала под нагрузкой при облучении быстрыми нейтронами при температурах, когда не проявлается термическая ползучесть (300-500 С). Скорость радиационной ползу- чести пропорциональна флюеысу и прцложенному напрюкению: црл ВОЯ -! где цр„— скорость радиационной ползучести, ч о — напряжение, Па;  — эмпирический козффнциент, равный 2 1О для стали ОЗХ16Н15МЗВ и 0,83 10 для стали 08Х18Н10Т; Я вЂ” скорость накопления радиационных повреждений, смещ./(ат ч). число радиационных повреждений зависит от ь~~К 54 флюенса н спектра нейтронов.
Для типичного спектра энергетического реакюра на быстзпых нейтронах флюенсу, равному 1,67 10 нейтр./м, соответству- 0,6 ет 100 смещ./ат. Материалы с низкой склонностью к радиационному распуханию имеют малую око- 0.4 рость к радиационной ползучести. Чистые металлы, керамики н кер меты. 0,2 Сравнение зависимостей радиационного распухания от отношение температуры испытания к температу- 0 ре плавления длл некоторых чистых металлов приведено на рис. 6.!6.
Ниобий, молибден, цирконий, тантал, имеющие ОЦК решетку, обладают новы- „' чн щенной стойкостью против радиационного распухания. НапРотне никель (ГЦК Решетка) сказыва" енсе пейг 3 10ц йт Г з ~191 ется более склонным к радиационному распуханию. Керамики и керметы (А!зОи МйО, ЕгОн А1-А!з03; В4С вЂ” коррозионно-стойкая сталь) более стабильны, чем металлы и сплавы. Радиационное распухание и радиационная ползучесть у них проявляются слабее. Графит обладает способностью эффективно замедлять нейтроны; у него отличные теплофнзические свойства, хорошаа механическва прочность цри высоких температурах, относительно летная обрабатываемость.
Применяемый в реакторных установках графит получают искусственно в процессе графнтизации нефтяного кокса. Природный графит обладает большим количеством примесей и не может быть использован как замедлишль нейтронов. Графит применяют для создания газоплотных конструкций, покрытий. Получают его методом пропитки под высоким давлением углеродсодержащей жидкостью искусственно полученного графита н последующей графитизацин. Газоплотным оказывается и пиролнтический углерод, получаемый в виде отложений на нагретой 30 30 20 20 1О 10 О 50 100 150 200 0 2 4 6 8 с, С Р 1О ~, аейтр./мз Рнс.
6Л7. Залнснмость относнгельной теплопролодностн ~рафата от температуры облученнл н флюенса тепловых нейтронов 11 9] 437 0 5 1О 15 20 ?г 10 зз, нейгр?мэ а О 5 1О !5 20 Г 10 Зз, нейгр?мг 6 Рис. 6Л8. Зависимость измеяепяя Рюмеров сбрюпоа продавленного, почта азотропнего графята, аырсзаяных параллельно (а) я перпеяликулярпо (6) оси пролавяяваяяя, ст флюеяса быстрых нейтронов н температуры облучения [19]: ! - 550-600 С;? - 300-400 С 438 поверхности углеводородного газа (метана, бензола).
Все искусственные сорта графита обладают высокой анизотропией свойств, связанной с выстраиванием частиц кокса прн изготовлении брикетов и графитизации отложений из газовой фазы. Нейтронное облучение псвыпшет прочносп на сжатие, твердость и модуль упругости !Рафпта. В то же время ней!ровное облучение уменьшает теплопроводность при высоких температурах, приводит к несшбильносгп размеров, уменьшает пластичность, вьпыаает накопление энергии в графите.
Последние авчества важны дла выбора конструктивных решений. Влияние флюенса наибольшее при невысоких температурах (до 200 С). Прн флюенсе ?4 ! нейтронов более 1О нейтр./м теплопроводность графитовых образцов снижается в 50 раз (рнс. 6.17). Уменьшение теплопроводности (злектропроволности) свяюно с возникновением дефектов кристаллической структуры, индуцнруемых нейтронным потоком.
Изменение размеров графита зависит от направления (вдоль нли поперек оси продавли- вання), флюенса и температуры. Первоначальное (при уме- ЬЕ,ь кдзаг ренном флюенсе) уменьшение размеров сменяется их уве- 3 личением. С ростом температуры юменения размеров графита снюкаются и при температурах выше 350 С обьем многих образцов сокращается. РЬменение размеров анизо- 1 тронного графита от флюенса быстрых нейтронов при различных температурах в направлении, параллельном н перпендикулярном оси продавливання, покшано на рис.
6.18. Р.10 М нейтр?мз Уменьшение пластичности является следствием ра- диационного упрочнения графита. Снижение пластичноРие. 6.19. Зависимость изме- сги приводит к образоааниго тРепгин. пения полной накопленяой Важна способность графита накапливать энергию энерпш ЬЕ; в графите ст фпо- деформации в кристаллической решетке как следствие енса тепловых нейтронов [19]: радиационных дефектов. Выделяющаяся в виде теплоты ! - бя„иня пра 30 с накопленнал энергил приводит к РезкомУ повышению ?- ассяс ссаагь а течеаае 5 ч ааа температуры. Зависимость изменения накопленной энер- ! 250 02 3 — ассае саима ааа Гни От фЛЮЕНСа Н ВЛИЛНИЕ Отжнта На ЕЕ уМЕНЬШЕННЕ ИЛ- 2000 С люстрирует рис. 6.19. 6.6. Материалы е малым Газовыделеиием в вакууме Конструкцнониые материалы, применяемые в вакуумных системах помимо конструкциоиной прочности, технологичности и экономичности должны иметь низкую скоросп газовыделения при высокой коррознонной стойкости во влажной атмосфере.
Этот комплекс свойств определяет выбор материала для различных детааей вакуумных систем. В частности, аустенитные хромоникелевые стали являются основным материалом для высоковакуумных непрогреваемых сварных камер больших размеров благодаря малой скорости газовыделения, высокой коррознонной стойкости, хорошей технологической пластичности и свариваемостн. Развитие отечественной вакуумной техники и создание вакуумных камер больших размеров ограничивает применение аусгенитных сталей, содержащих в большом количестве дефицитные легирующие элементы. Необходимы более дешевые и доступные материалы. Так, углеродистые и иизколегированные стали с коррозионно-стойкими покрытиями являются возможными заменителями аустепитных сталей для низкого и среднего вакуума.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
