CC BY
4УДК 620
Технические науки
Дерягин Вениамин Валерьевич, студент Самарский государственный технический университет,
г. Самара, Россия Email: marinserga@mail.ru
ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Аннотация: по сравнению с материалами традиционных электростанций конструкционные материалы атомных электростанций работают в более сложных условиях, поскольку нейтронное облучение ускоряет процесс ползучести, увеличивает временную зависимость интенсивности и резко снижает кратковременность и кратковременный срок службы.
Ключевые слова: ядерные и термоядерные установки, энергетика, материалы атомных электростанций.
Abstract: In comparison with the materials of traditional power plants, the structural materials of nuclear power plants operate under more difficult conditions, since neutron irradiation accelerates the creep process, increases the time dependence of the intensity and sharply reduces the short-term and short-term service life.
Keywords: nuclear and thermonuclear installations, power engineering, materials of nuclear power plants.
Длительная пластичность при средних (20-450°C), высоких (500-800°C) и особенно сверхвысоких (выше 800 °c) температурах увеличивает критическую температуру перехода от хрупкости к вязкости (для металлов ОЦК и графического процессора), снижает коррозионную стойкость, а также
обусловлена ядерными реакциями, газообразные примеси (гелий, водород и т.д.) образуется в материале, что приводит к гелиевой хрупкости, водородной хрупкости и расширению газа. Негазообразные продукты ядерного превращения также могут оказывать значительное влияние на стойкость конструкционных материалов к разрушению, особенно когда они накапливаются в твердом растворе сверх предела растворимости.
Разработка или выбор конструкционных материалов для основных компонентов (корпус топливного элемента, крышка технического канала и т.д.). При таких температурно-временных условиях радиационное расширение аустенитных хромоникелевых коррозионностойких сталей и сплавов может достигать 10-30%. Эти материалы являются основными конструкционными материалами в активной зоне атомных электростанций. При недопустимо большом расширении возможно "заклинивание" отдельных элементов сердечника, а при неравномерном расширении по высоте и радиусу возможен их изгиб. И то, и другое приводит к частичному уменьшению расхода охлаждающей жидкости и другим неблагоприятным последствиям. При неизотропном расширении окружности и толщины корпуса топливного элемента могут возникать дополнительные напряжения, усложняющие эксплуатационные характеристики материалов в конструкции. В более сложных условиях, как уже указывалось, будут работать конструкционные материалы основных компонентов термоядерных электростанций. Даже если мы не рассматриваем взаимодействие плазмы с поверхностью материала первой стенки, то даже в этом случае все еще остается проблемой предотвращение опасных изменений объема и снижение механических, физических и других свойств [1; 2].
Следовательно, радиационное расширение и другие замеченные неблагоприятные эффекты нейтронного облучения могут стать решающими при создании осуществимых и экономичных быстрых реакторов, и перспективных термоядерных электростанций.
В еще меньшей степени было изучено влияние вакансионной пористости
на снижение деформационной способности конструкционных материалов. Можно предположить, что наибольшую опасность следует ожидать от скопления расширенных пор. В этих местах возможна локализация пластической деформации и, следовательно, преждевременное разрушение хрупкости на межфазной границе. Поэтому определение природы и механизма возникновения вакансионных пор, а также метода ослабления или ингибирования радиационного набухания является важным вопросом, имеющим не только теоретическое, но и прикладное значение при изучении прочности конструкционных материалов.
Известно, что термостойкость и холодостойкость очень чувствительны к структурным изменениям, которые происходят в стали и сплавах при изменении температурных и временных условий эксплуатации [1; 2].
Термостойкость и деформационная способность термостойких материалов являются одним из основных критериев, определяющих устойчивость изделия к повреждениям при эксплуатации при высоких температурах. Хрупкое разрушение металлов, работающих в условиях ползучести и релаксации, ограничивает срок службы многих деталей и компонентов
Обычные электростанции [1; 2]. Ускоренное снижение пластичности при облучении реактора оказывает еще большее влияние на характеристики термостойкости конструкционных материалов. В связи с этим актуальной задачей является изучение закономерностей изменения деформационной способности при нейтронном облучении и определение конечной пластичности, зависящей от радиационного повреждения. Эта информация необходима не только для того, чтобы рекомендовать материалы для использования в конкретных температурно-временных условиях, но и для определения разумных методов легирования при производстве новых радиационно-стойких сплавов (таблица 1).
Явленна Ог:-ии5.Т1"ьнь]е ПВСЛЙДСГЕНЯ
Вшвсвишмк п:рогсрамьянне н ря шшшшпи раш^лянне "'■. ишшпцув прохвд-ш оечаюк гетднзсигеля. t■ роетчп^ту ДЫ№ШИКСЯ тттишри ЮГШС "'нттг~уп. 1. итг -гут ЕеераЕнтсержле рз^тснш: пс ьшзсте н радиусу. Снижав дефарыацнх-экй спгсоашкти. еозншжсехиз доаоакитадьс-длх
Вшоиь температурное пла^и ни ицлют Усиление зреиенней гависимосп: прочности проявление фЕштнсЕшперелвисЕ на Ефиньп джгельшш щмчн^ии СнпЕ^ние прочности пинии зерен; развитие ынззфенных ¡-."шн'шцшы : ее щросорыееьк хргщс-: Сежлкхлш), оецафор- м^пинннве ^л7р.-Т-1ВНИЕ -титн™ 1]1-тТ11 Т в ттптвря }1п*мпннш ^еигитггч—гг ттт™ть=п7 прочности от Еопряжн^лп твашнралры: ресшфевше тзлс^ри^рнэ-греншеой ООЛаСТН С мгеигтг твфгуруг!гг/1пг--нлу| ¿■пгтеЯнгу'-ьтг. тц-тттагиз.т^т' -пчпг-гтт л узЗДИЧЕ:-:И=и размера ^ерна н снюяс-зк дщхелыпв ггэсчнссш з^тнсз^нистьсх ^ЕТЕрцадсв. екссрагимкгь бьковзм11пе(нгу£«сго ГППЕЗОБО оттаивания.
Раднаинонна-сткму.тнроЕавна я дкффодня н ря и1яттцг|бгнг|- стнм^'лнрсЕанньл к н та ы |гттс|мтся ымытт распады тьдцыь растъоров Усксре:-:н? п утссшнпе нк^хп- и еьеоаклщшдитурнопз с:;- р;.ттчнеения при кзйиратьтшкш (гранищд зерн^ ппосиост щитищ ^г.тпе поздтшнгс разд=ла: рсгтптв твердь е распоров (при еищродш&е распаде ваняннс прояздгнин н ЕЕСЛ0С=аЛ^~1Ы-1ДГС- ш гтт рддца^люнВО-СПЫ'-^фОЕаШКК ^ — ддищщд бетеь ^рнвои _ ь-гтельной пластичности б аустЕНЕЕГккк сппазах. замена пластинчатые ПцрцСЗ -гтп-с.~з|тп^тчпт е 1 ч 1 иихг ч||| .чтп ттгтре'-'ж рд~п[ ^ 1 ист Е{ахцх1Е1=н^х з нартевапво-сгареаощдх сталяк: и ¿цр.}. Оёлегче:-дн воашвсиыслш п шлращш ¿ыры&Е г=тизе :: гренпвды зерен п
Рдтняптчпкт ползучесть г-с«цренн е шнщ ч*:ты. гислвлЕнне тгзучвстапрн ослве :-зпеик тагаригурак. Быщецнниё третьего периода ползучашЕ-разЕшие чипксан п шиеиь пргптдпгга ыэез^пносо ряармшйюи Г!лурд-пнтид юттпгте тпарип-п ттпгтунвг-пт тцш р17Еитту.г тудтьдгг ПЕрЕЦДЗ- —УСИЛЕНИЕ ЕреМЕНИИИ :: н~ г г.~г :'■ 11 ЩКУТНОСШ ПрН 0П-5ССЭ ГЕЕ11-5С L7.iE.M0] р£5*ЗУШЕНПН.
Те|)*шчвскал }1СТдлость н термнчйскнй удары Гч-и-^тнпиа сещреушедяеносш усталЕкга вел^д^тше снноениа ДЕ^Ср.Е^ПЛННСЕЕ шооосност t-.J-tlU-.-e трагппн- 1ЙуПМ1И1НЯ1 1ТИ1ТГИтЯ7Г-И>Ш ШЛ|Т1|™геГЛ1 л Т-Ч1-ЖЙ прилепам гелия. осрязукшЕгося при ядерньгсреашрлкн раггцзЕ-трнгия. . 1 и 1 ^"н ъ-ттуп--. щ ]ПЗМЕ1
Ннако-те^ературняе тур г ни индвт ПршЕланий хр^тиажш щи нижек таоершлрах: ъ з^кпенишьо}; сгалат и сшшелх: "¡пиление отртиннакщетс влшнш б сгпзезк с ОЦК - н ГТТ^"-рЕпшг:Э^ш (р5ррНТНЫ= СТаГЕ!.1 ПГТ1Н2 Н 13ЗрК ОН 11 '.'Тштг/Т Т \1РТ-ДЛ7П Т.- дй^орйищс«:-:сйг,■ ^-прсчнинию (гетер.! унюнлпЕсстп реформироваяиз;). лиздиза^ия деодрсэшии. гфесреЕ^нннюе роаьитпй л:-зра;Едаюа: тандениЕ гаооаай ЕКПГЮ7Н0СШ В ТОНВВСТЖХЫТ. КШЕТр}"11НЯК. -Т|-.Г™Й--Т4-|11 прлс1гтг.гтни - и-лиигифьгпггит Е [Ш1СКЕ 0С1уЧ5ННЫН.М27ЕрШЛПЕ. И:-™шлфии£1ия прсчвс:с-в Еартщэо- н Еитрцзвссрамвашс: (п оорЕзсвани^ Бпорнчнь^ фаа) е низк^л^лгарог-ридм ЕС-^тгрЕалЕ.
Радиационная ыацдвламность Пгигпнпв теш^игуры хртеш-еязеюго перекос е иатериа.:т с ОЦ£ - н 1.11"-рЕЛЕпа^ш (фгррнпыЕ и перлитные стаж тугоплавкие сллань^ а-агвьы титана и цр.^ уиеншЕние ргботн разэшЕК£1 ^ ^гтетшр ЕреДИСГО ыинние встршны н тр} ц-г^рготт^гг-гстрС€нш СГруЫурНЫХ СОС1 аЕЗЗЕСЕДС v НЕ СЕ^ТОКЮСТЬ Е1 щупшЕ Усиление влияния зредюк грннкей (Р. Ьы. £Ън^;.)и нгкэгоркк .гшиентЕ. внзцрения (Н Н):: шсеиенш (Си. М) на бсеышеюв тешшратуры ]ф] тк:сстп п^ишныс н ^«фритнмшрлпшък сталкй.
Свнженве сшротнЕляелюгг н иорргаыовнш^у р Д "рТЛТ ГмТПТГГ| УсксреннЕ опеки 7. язвенной щтрошн б Естпатле с исрздеразлтсш Резвое ;жсненпЕ сжгцзосшпзаемост^: воррозюаннаму растресшваннкз гдггезтшык тфоыпнивалЕЕЫт стзлей н с^шеоз. Деяршпя залщпэон зтннзи- усвцмта кение-эсшноп шяальят гчагсв коррозии Пгигпнпв ок,тантсш :: эорогринтп" содппчшаншо ;ттнрсди1с7ьп: ЕС^1плещзоЕгннык н фЕрригэ.п.-гга.-нпи другие иатдяшлсв.
Фтнтасмк к нрпгкское распыление "Ь тоненпе тсущнк констр^тахии. Изопрггьт^шгеть расгвгЕнил; ооех-эение пиБфхжктньк слоев ¡щрвделшньэш ¿ТЕазенгиш; герерз^резе-гнпе [ -|тлтм|] !■■!! |ци ~йпф],>зп>е-: _3_1=.ме£нт-зе- е гхеернностмк [емк1-1НН1£й б£»дпе££а иэигесчвсеш: аютасит: к дз>ти* сеошсге (пояеленпе 3- ферритаитхмартегапаЕтттеншных сталяхидр.^ У^иорение иронии в ре^тыгате образования оат^легпчзккнушчвсмс; гп^жпн (и.«ц|ии^1 Н-ТН счи-нцпк! гт-г- гажмиттзкютн ичизрпьах ионне аепш:-алк гааш ОН". к др.,' с кош аз згирукацей пнверкз-зостыо.
Из представленных данных видно, что среди различных критериев определения применимости конструкционных материалов в конкретных условиях эксплуатации наиболее важным является способность к деформации. Нейтронное облучение во всех температурно-временных областях приведет к снижению деформационной способности стали и сплавов [1; 2]. Поэтому при изучении воздействия нейтронного излучения на аустенитные хромоникелевые стали и сплавы основное внимание уделяется этому стандарту.
Управление свойствами конструкционных материалов (ослабление или ингибирование неблагоприятного радиационного повреждения) требует уточнения влияния структурных изменений на различные стадии разложения твердого раствора под воздействием облучения.
Библиографический список:
1. Мышинский Э. Л., Рыжков М. А. Судовые поршневые двигатели
внешнего сгорания. - Л.: Судостроение, 1996. - 76 с.
2. Ребров С. Г., Голиков А. Н., Голубев В. А. Лазерное воспламенение ракетных топлив в модельной камере сгорания. «Труды МАИ», № 53, 2012.
3. Патент РФ на изобретение №2326263 с приоритетом от 14.05.2007. Способ воспламенения компонентов топлива в камере сгорания ракетного двигателя и устройство для его осуществления (варианты). Авторы: Иванов А. В., Ребров С. Г., Пономарев Н. Б., Голиков А. Н. и др.
