ЗАДАНИЕ 2
РЕФЕРАТ 3
THE ABSTRACT 4
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 8
1.1 Фазовый состав Zr и его сплавов 8
1.2 Сплавы системы Zr - Nb 10
1.3 Zr-2,5Nb - трубы каналов ТК и СУЗ в РБМК-1000 11
1.4 Влияние термической обработки и деформации на структуру и свойства сплава
Zr-2,5Nb 13
1.5 Технология изготовления канальных труб и ее влияние на структуру сплава
Zr-2,5Nb 16
1.6 Ориентационные соотношения между фазами в цирконии 18
1.7 Текстура в Zr и его сплавах 20
1.8 Влияние термической обработки на ползучесть сплава Zr-2,5Nb 21
1.9 Влияние термической обработки на коррозионную стойкость 22
1.10 Изучение возникновения дислокаций в результате нейтронного облучения 24
1.10.1 <а>-тип дислокаций 24
1.10.2 <с>-тип дислокаций 26
1.11 Эволюция выделений вторичной фазы и их механизмы
1.12 Влияние длительного нейтронного облучения на структуру сплава Zr-2,5Nb 30
1.13 Постановка задач исследования 32
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 34
3 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТА И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 41
3.1 Результаты анализа структурного состояния сплава Zr-2,5Nb 41
3.2 Установление причин высокого разброса результатов механических свойств на
образцах типа двойная лопатка 55
3.3 Выводы 70
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 72
Цирконий и его сплавы имеют ряд важных физико-механических свойств, обеспечивающих им благоприятные возможности для применения в различных областях науки и промышленности. Особенно выделяются следующие свойства: высокая коррозионная стойкость в воде и агрессивных средах, низкое среднее эффективное поперечное сечение поглощения тепловых нейтронов, сверхпроводящие свойства, отличная биосовместимость, возможность с помощью легирования и термомеханической обработки изменять свойства в широком диапазоне. Все это делает циркониевые сплавы перспективным материалом для использования в химической, атомной промышленности и медицине. Следует отметить, что большинство исследований проведено на узком классе сплавов, в значительной мере, применяемых в промышленности, как сплавы типа циркалой и отечественные сплавы системы Zr-Nb (Э110 и Э125).
Дальнейшие исследования показывают, что в различных системах циркония с легирующими элементами возможно обнаружение новых свойств, таких как эффект памяти формы, получение большого класса аморфных материалов [1].
В атомной промышленности сплавы на основе циркония широко используются в качестве конструкционных материалов изделий активной зоны водоохлаждаемых реакторов: оболочек и концевых деталей твэлов, технологических каналов и каналов системы управления и защиты, чехлов деталей конструкций ТВС. Это связано с оптимальным сочетанием ядерно- физических, теплофизических, технологических, механических коррозионных свойств сплавов.
Изделия из сплавов Zr эксплуатируются в наиболее жестких условиях, подвергаясь воздействию облучения, высоких температур и тепловых нагрузок, теплоносителя и других неблагоприятных факторов [2]. В течение длительного срока службы микроструктура и свойства циркониевых сплавов постепенно изменяются в суровых условиях эксплуатации, в числе которых контакт с водой, давление, коррозионная среда и интенсивное нейтронное облучение. Например, основной проблемой является радиационный рост в результате облучения, поскольку он влияет на формоизменение и структурную целостность конструкционных элементов активной зоны реакторов |2... 3].
Наиболее важными проблемами циркониевых сплавов, в результате нейтронного облучения, являются: радиационный рост, водородное охрупчивание, коррозия [3...5].
Работа посвящена установлению влияния длительного радиационного воздействия на структурное состояние образцов сплава Zr-2,5Nb методами сканирующей электронной микроскопии и ДОЭ (применяемый впервые для данного рода сплавов), который используется для труб канала системы и управления защитой.
Работа проводилась на трубном изделии из сплава 2г-2,5ИЬ после эксплуатации в РБМК-1000 в течение 38 лет.
В первом разделе работы рассмотрены производство труб каналов СУЗ, рассмотрены основные сплавы Zr. применяемых в качестве конструкционных материалов ядерных реакторов и влияние на них радиационного облучения.
Во втором разделе описаны материалы и методы исследования для анализа мелкозернистой структуры трубного изделия из сплава Zr-2,5Nb и повышенного разброса результатов механических испытаний.
В третьем разделе приведены результаты анализа основных параметров структуры материала трубы канала СУЗ, подвергнутого нейтронному облучению и образцов свидетелей после штатной технологии изготовления, а также определено влияние наклепанного слоя на результаты механических свойств образцов типа двойная лопатка из сплава Zr-2,5Nb после эксплуатации в РБМК-1000.
Методами растровой электронной микроскопии с использованием ориентационного анализа (ДОЭ) установлено, что для определения влияния длительном радиационном воздействии (38 лет) на параметры зеренной структуры и кристаллографической текстуры необходимо накопление статических данных. Также показано, что при длительном радиационном воздействии в пароводяной среде при температуре 80С в структуре сплава Zr-2,5Nb происходит образование гидридных фаз, приводящих к охрупчиванию материала.
Показано, что причиной повышенного разброса результатов измерений механических свойств является наличие упрочненного поверхностного слоя. Слой образуется в результате вырезки на внутрикамерном фрезерном станке с алмазным диском. Разработана методика пробоподготовки образцов для механических испытаний, обеспечивающая минимальный разброс результатов, включающая после вырезки химическое удаление наклепанного слоя.
Результаты исследования могут быть использованы в оптимизации послереакторного контроля каналов СУЗ РБМК-1000.
