Коррозионное поведение в воде высоких параметров сплава циркония, обработанного магнитно-абразивным методом

• Автор: Некрасова, Наталия Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.17.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение
1. Литературный обзор
1.1 .Оболочки тепловыделяющих элементов ядерного реактора
1.1.1. Условия работы оболочек твэлов и предъявляемые к ним 9 требования
1.1.2. Технологические основы производства циркониевых 10 оболочек твэлов
1.1.3. Поведение циркониевых оболочек твэлов в условиях 14 ядерного реактора
1.2. Строение и свойства оксидных пленок на цирконии
1.3.Кинетика окисления циркония и его сплавов
1.3.1. Первый период окисление
1.3.2. Явление перехода
1.3.3. Второй период окисления
1.4.Формирование оксидных пленок в условиях высоких температур
1.5.Коррозия циркониевых изделий, загрязненных фтором
1.6. Механизм окисления циркония и его сплавов
1.7.Роль барьерного слоя коррозионных пленок на сплавах циркония
1.8.Влияние способа обработки поверхности на коррозионное 38 поведение сплавов циркония
1.8.1. Магнитно-абразивная модификация
1.8.2. Трибохимические процессы
1.9.Методы изучения коррозии циркония
1.9.1. Метод определения привесов после автоклавных испытаний
1.9.2. Изучение электрохимических характеристик усредненных 44 показателей очаговой коррозии
1.9.3. Изучение электрохимических показателей 46 характеризующих барьерный слой оксидной пленки
1.10. Выводы из литературного обзора
2. Методика эксперимента
2.1 .Использованные материалы
2.2.Травление в кислотном растворе
2.3.Магнитно-абразивная обработка
2.4. Автоклавные коррозионные испытания
2.5.Электрофизические испытания
2.5.1. Измерение электрической емкости и сопротивления 59 оксидных пленок
2.5.2. Измерение напряжения пробоя
3. Результаты экспериментов и их обсуждение
3.1 .Внешний вид поверхности сплава циркония после травления в 64 смеси кислот и МАО с порошками различного химического состава

3.2.Результаты автоклавных испытаний
3.3.Результаты электрофизических экспериментов
3.3.1. Измерение электрической емкости и сопротивления 67 оксидных пленок
3.3.2. Результаты испытаний на напряжения пробоя
3.4.Обсуждение результатов
3.4.1. Электрофизические измерения
3.4.2. Роль трибохимических процессов
3.4.3. Практические рекомендации 107 Выводы
Список литературы

Введение
В настоящее время атомная энергетика России переживает период подъема. Проведенные после известных событий на японской АЭС в Фукусиме стресс-тесты отечественных энергетических ядерных реакторов показали их высокую надежность. Ожидается, что одним из направлений дальнейшей модернизации энергетических ядерных реакторов в России помимо повышения безопасности являются повышение тепловой мощности, глубины выгорания ядерного топлива, увеличение времени эксплуатации тепловыделяющих сборок. В настоящее время в России работают АЭС с двумя видами реакторов: водо-водяными реакторами с водой под давлением типа ВВЭР и водо-графитовыми канальными реакторами, охлаждаемыми кипящей водой, типа РБМК. В составе активных зон указанных реакторов используется значительное количество деталей из сплавов циркония, наиболее стойких в воде высоких параметров. Например, циркониевые сплавы являются основным конструкционным материалом тепловыделяющих сборок, из них выполняются оболочки тепловыделяющих элементов (твэлов), из которых собираются эти сборки.
Одним из основных требований, предъявляемых к оболочкам твэлов, является их высокая коррозионная стойкость в условиях эксплуатации в воде высоких параметров. Поэтому для обеспечения длительной надежной работы реакторов очень важным является прогнозирование коррозионного поведения оболочек твэлов.
В настоящее время для оценки коррозионной стойкости циркониевых оболочек в основном применяются автоклавные испытания в воде соответствующих параметров [1-4], которые дают информацию только о сплошной коррозии, но не дают информации об очаговой коррозии, которая имеет первостепенное значение.
Однако по итогам исследований оболочек твэлов после эксплуатации в реакторах можно сделать вывод о существенном влиянии на коррозионное на

Позже было установлено, что перенос ионов в тонкой оксидной пленке, образовавшейся на цирконии при 400-500°С, происходит по коротким линейным путям [41]. Авторы данной работы предполагают, что границы кристаллитов оксидной пленки являются диффузионными путями для кислорода. Абрамцев В.Н. с авторами, изучавшие диффузию 180 в оксидных пленках, образованных при температуре 450-500 °С, обнаружили, что коррозия сплава Н-1, в отличие от нелегированного циркония, сопровождается преимущественно диффузией кислорода в допереломных оксидных пленках по объемно-вакансионнуму механизму (рис. 5).
Глубина проникновения 18йпт
Рис. 5. Распределение изотопа кислорода 18О в оксидных пленках на цирконии (1) — диффузия кислорода по «коротких путям» и на сплаве Н-1 (2) -диффузия кислорода по объемно-вакансионному механизму. Множество работ по исследованию фазового состава оксидных пленок на цирконии и его сплавах отмечают множественность фазового состава оксидных пленок по легирующем элементам таких сплавов, как например, циркалой, содержащий изотоп ш8п и "Тс. Регулируя состав сплавов, среду, условия испытания и термообработку, было установлено наличие связи между особенностями кинетики коррозии и фазовым составом