Размерные изменения в условиях реакторного облучения
Размерные обусловлены двумя причинами:
1. Ползучесть нагруженного образца, возрастающая под действием облучения.
2. Радиационный рост, то есть появление изменения размеров ненагруженных образцов в потоке нейтронов.
Существует два объяснения:
1. Радиационный рост отдельных зёрен поликристалла.
2. Ползучесть в потоке быстрых нейтронов вызвана дополнительными точечными дефектами, которые увеличиваются при интенсивности нейтронных потоков.
Изменение размеров циркониевых изделий является важнейшим фактором, определяющим работоспособность ТВЭЛовВВЭРов и работоспособность канальных труб реакторов РБМК.
Деформация изделий из циркониевых сплавов при эксплуатации складывается, главным образом, из трёх независимых процессов (протекающих одновременно):
1. Снятие напряжений в изделиях, связанных с процессом возврата, протекающем при отжиге.
2. Радиационный рост, деформация при отсутствии напряжения.
3. Ползучесть – деформация под действием постоянных внешних напряжений.
a. Термическая ползучесть
b. Радиационная ползучесть
Влияние радиационной ползучести достаточно заметно на примере канальных труб. За 7 лет эксплуатации на реакторах КАНДУ длина некоторых труб возросла на 2,5 см.
Под действием нейтронного облучения и при температуре около 300 происходит не только ускоренная ползучесть, но и радиационный рост. Радиационный рост проявляется во всех сплавах циркония.
Под радиационным ростом подразумевается изменение размеров монокристаллов и поликристаллов без приложения наружных напряжений.
Радиационный рост зависит от:
1. Плотности облучения
2. Температуры
3. От предыстории сплавов (холоднокатаные, способ изготовления), включая состав материала.
Можно провести обратный радиационный рост, включая возврат в исходное состояние. Для этого приходится извлекать трубы из реактора.
Четверг, Сентябрь 12, 2013 нет комментариев
Фриттинг-коррозия
Фреттинг-коррозия – коррозия под действием вибрации. Относительное движение ТВЭЛов и дистанционирующих решёток, вызываемое вибрацией от потока воды и частыми изменениями мощности в реакторах, приводит к дефектам в циркониевых изделиях, что угрожает безопасности реактора.
Ресурс работы конструкций может быть ограничен преждевременным износом в результате особого вида повреждения от трения при относительно небольшом колебательном движении. Это относительное перемещение поверхностей может быть очень малым, но достаточным для фреттинг-коррозии. Это одна из причин преждевременного разрушения ТВЭЛов, в частности мест соединения ТВЭЛ с дистанционирующими решёткой. Такая вибрация приводит к сильному истиранию, вплоть до появления сквозных дефектов оболочки.
Как показывает исследование, топливные сборки вибрируют относительно трубы, в которой они расположены; дистанционирующие решётки относительно ТВЭЛов. Начинается с изменения цвета места соединения, потом появление канавок до 100 мкм, уменьшение толщины оболочек ТВЭЛа и до полного разрушения.
Фреттинг-коррозию может уменьшить использованием дистанционирующих решёток пружинного типа. Скорость коррозии зависит от частоты колебания, от амплитуды и общего числа циклов.
Среда, Сентябрь 11, 2013 нет комментариев