Распухание и микроструктура оболочечных сталей ЭИ-847, ЭП-172, ЧС-68 после эксплуатации твэлов реактора БН-600

• Автор: Поролло, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 МЕХАНИЗМЫ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ БЫСТРЫХ РЕАКТОРОВ ПРИ ВЫСОКИХ УРОВНЯХ ВЫГОРАНИЯ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА

1.1 Характер повреждения оболочек твэлов реактора БН

1.2 Деградация прочностных свойств и охрупчивание материала оболочек твэлов

1.3 Снижение коррозионной стойкости материала

оболочек твэлов

1.4 Напряженно-деформированное состояние оболочек твэлов в

сечениях максимального увеличения диаметра

Выводы к Главе

ГЛАВА 2 АУСТЕНИТНЫЕ ХРОМО-НИКЕЛЕВЫЕ СТАЛИ

КАК МАТЕРИАЛ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ БЫСТРЫХ РЕАКТОРОВ С НАТРИЕВЫМ
ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ
2.1 Требования к материалу оболочек твэлов
быстрых реакторов
2.2 Анализ зарубежных программ по разработке материалов для оболочек твэлов быстрых реакторов
2.2.1 США
2.2.2 Япония
2.2.3 Европа
2.3 Фазовый состав сталей аустенитного класса в исходном состоянии и после термических выдержек
2.4 Фазовый состав сталей аустенитного класса
после нейтронного облучения
Выводы к Главе
ГЛАВА З МИКРОСТРУКТУРА И РАСПУХАНИЕ АУСТЕНИТНЫХ
НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ, ОБЛУЧЕННЫХ В КАЧЕСТВЕ
ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ РЕАКТОРА БН
ЗЛ Материалы и методики эксперимента
ЗЛЛ Конструкция твэла и ТВС реактора БН
ЗЛ.2 Характеристика материала оболочек твэлов
3.2 Условия эксплуатации твэлов
3.3 Методики исследования
3.3.1 Измерение диаметра твэлов
3.3.2 Гидростатическое взвешивание
3.3.3 Электронно-микроскопические исследования
3.4 Сталь ЭИ-847 (0Х16Н15МЗБ) в аустенизированном состоянии
3.5 Сталь ЭИ-847 (0Х16Н15МЗБ) в холодно-деформированном состоянии
3.6 Сталь ЭП-172 (0Х16Н15МЗБР) в холодно-деформированном состоянии
3.7 Сталь ЧС-68 (06Х16Н15М2Г2ТФР) в холодно-деформированном состоянии
Выводы к Главе
ГЛАВА 4 АНАЛИЗ ЭВОЛЮЦИИ МИКРОСТРУКТУРЫ ОБЛУЧЕННЫХ НЕЙТРОНАМИ СТАЛЕЙ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ИХ СОПРОТИВЛЕНИЯ К ВАКАНСИОННОМУ РАСПУХАНИЮ
4.1 Анализ дознО'Температурных зависимостей распухания
сталей ЭИ-847А, ЭИ-847 х.д., ЭП-172 х.д. и ЧС-68 х.д
4.1.1 Сталь ЭИ-847 в аустенизированном состоянии
4.1.2 Сталь ЭИ-847, 20 % х.д
4.1.3 Стали ЭП-172 и ЧС-68 в холодно-деформированном состоянии
4.2 Влияние содержание кремния на распухание стали
ЭИ-847 в аустенизированном состоянии
4.3 Расчет фактора предпочтения для исследованных сталей
на основе полученных микроструктурных данных
4.3.1 Сталь ЭИ-847 х.д
4.3.2 Сталь ЭП-172 х.д
4.3.3 Сталь ЧС-68 х.д
4.4 Оценка влияния различных микроструктурных составляющих
на распухание аустенитных нержавеющих сталей
4.4.1 Фазовый состав
4.4.2 Дислокационная структура
Выводы к Главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

вместе с развитием знаний о процессах, происходящих в твэлах при эксплуатации, а также при изменении самой концепции быстрого реактора. На определенных этапах развития те или другие свойства оболочек твэла выходили на первый план, определяя его ресурс.
Три класса материалов, а именно, аустенитные нержавеющие стали, ферритно-мартенситные стали и высоконикелевые сплавы в определенной степени могут удовлетворить приведенным выше требованиям. В таблице 2.1 приведен химический состав аустенитных и ферритно-мартенситных сталей, а также высоконикелевых сплавов, используемых в качестве материала оболочек твэлов быстрых реакторов в России и за рубежом.
Аустенитные хромо-никелевые нержавеющие стали наиболее широко применялись и применяются в настоящее время в качестве материала оболочек твэлов быстрых реакторов. Так, первые загрузки активных зон реакторов БР-5 и ЕВЯ-П были укомплектованы твэлами с оболочками из аустенитных нержавеющих сталей Х18Н10Т и А1Б1 304, соответственно. В дальнейшем были разработаны новые, более совершенные марки сталей. Выбор аустенитных сталей как основного материала оболочек твэлов был не случаен, поскольку они обладают всем необходимым комплексом физико-механических свойств, способных обеспечить высокие эксплуатационные характеристики твэлов.
Опыт использования ферритно-мартенситных сталей в качестве материала для оболочек твэлов быстрых реакторов гораздо меньший. В России для этой цели использовались стали ЭП-450 и ЭП-823, в США - НТ-9. Несомненным преимуществом сталей этого класса является высокое сопротивление распуханию и низкая скорость радиационной ползучести. К сожалению, эти стали не лишены недостатков, а именно, они подвержены низкотемпературному радиационному охрупчиванию и недостаточно жаропрочны при температурах свыше 600°С. Кроме этого, более низкая коррозионная стойкость этих сталей по сравнению со сталями аустенитного класса может приводить к повреждению отработавших твэлов при их хранении в водном бассейне.