Анализ водородного охрупчивания и гидридного разрушения компонентов активных зон ядерных энергетических установок

Авторы: Бобков Г.О.
Опубликовано в выпуске: #7(48)/2020
DOI: 10.18698/2541-8009-2020-7-629
Раздел: Энергетическое, металлургическое и химическое машиностроение | Рубрика: Ядерные энергетические установки
Ключевые слова: водородное охрупчивание, гидридное разрушение, механизм деградации, замедленное гидридное растрескивание, твэл, ядерный реактор, ядерная энергетическая установка, циркониевый сплав, оболочка твэл
Опубликовано: 03.09.2020

Проанализированы представленные в специальной литературе данные о причинах водородного охрупчивания и гидридного разрушения циркониевых изделий активных зон ядерных энергетических установок. Рассмотрены механизмы деградации и разрушения наводороженных изделий из сплавов циркония. Представлены закономерности замедленного гидридного растрескивания циркониевых изделий и способы его возможного предотвращения. Представлена модель переориентации гидридов в оболочках твэлов из циркониевых сплавов Э110 и Э635, которые используются в твэлах активных зон атомных ледоколов и плавучих энергоблоков. Изложены некоторые особенности методики наводораживания твэльных циркониевых оболочек из твердой водородосодержащей фазы.

Литература

[1] Edsinger K. Review of fuel degradation in BWRs. Proc. Int. Topical Meeting on Light Water Reactor Fuel Performance. American Nuclear Society, 2000, pp. 523–539.

[2] Маркелов В.А., Котов П.В., Желтковская Т.Н. Температурная зависимость скорости замедленного гидридного растрескивания сплава Zr-2,5%Nb. Материаловедение, 2000, № 1, с. 52–59.

[3] Иванова С.В. Замедленное гидридное растрескивание циркониевых канальных труб — фактор, определяющий их работоспособность. Сб. док. 4-й межотраслевой конф. по реакторному материаловедению. Димитровград, НИИАР, 1996, с. 61–70.

[4] Калин Б.А., ред. Физическое материаловедение. Т. 6. Конструкционные материалы ядерной техники. М., МИФИ, 2012.

[5] Новиков В.В., Карпюк Л.А., Гаврилов Б.М. Методика измерений коэффициента ориентации гидридов в подготовленных методом «сухого» гидрирования образцов труб и листов из сплавов циркония методом цифровой обработки изображений. МВИ 533.788. 2011.

[6] Никулин С.А., Маркелов В.А., Фатеев Б.М. и др. Цирконий в атомной промышленности. М., ЦНИИатоминформ, 1989.

[7] Кулаков Г.В., Ватулин А.В., Коновалов Ю.В. и др. Анализ влияния напряженно-деформированного состояния облученных оболочек твэлов из циркониевых сплавов на ориентацию гидридов. ВАНТ. Сер. Материаловедение и новые материалы, 2014, № 1(76), с. 39–48.

[8] Kulakov G.V., Vatulin A.V., Konovalov Y.V., et.al. Distribution of hydrides as a function of the stress-strain state. TopFuel, 2013, vol. 1, pp. 65–71.

[9] Кулаков Г.В., Ватулин А.В., Ершов С.А. и др. Разработка твэлов плавучих энергоблоков и атомных станций малой мощности. ВАНТ. Сер. Материаловедение и новые материалы, 2012, № 1(72), с. 14–25.

[10] Min S.L., Kim M.S., Kim K.T. Cooling rate- and hydrogen content-dependent hydride reorientation and mechanical property degradation of Zr-Nb alloy claddings. J. Nucl. Mater., 2013, vol. 441, no. 1-3, pp. 306–314. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2013.06.006

[11] Бескоровайный Н.М., Калин Б.А., Платонов П.А. и др. Конструкционные материалы ядерных реакторов. М., Энергоатомиздат, 1995.

[12] Маркелов В.А. Замедленное гидридное растрескивание сплавов циркония: условия проявления и основные закономерности. Деформация и разрушение материалов, 2010, № 1, с. 31–37.