Неоднородности радиационного упрочнения, распухания и коррозии стали 12Х18Н10Т по периметру чехлов ТВС

Abstract

В рамках декомиссии атомного реактора БН-350 проведены материаловедческие исследования состояния материалов шестигранных чехлов тепловыделяющих сборок (ТВС), длительное время эксплуатировавшихся, а затем хранившихся в воде бассейна-отстойника. Итогом комплексного изучения чехлов ТВС методами: металлографии, просвечивающей электронной микроскопии, измерений микротвердости, гидростатической плотности, намагниченности и прочее стало накопление большого экспериментального материала, характеризующего изменения структуры и физико-механических свойств промышленных нержавеющих сталей 12Х18Н10Т и 08Х16Н11М3 в необлученном состоянии, а также подвергнутых облучению быстрыми нейтронами в широком диапазоне температур и повреждающих доз [1]. Одним из основных практически важных результатов выполненных исследований явилась обнаруженная ярко выраженная неоднородность структуры и свойств облученных нержавеющих сталей, наблюдаемая как по высоте сборки (что обусловлено перераспределением потока нейтронов и температуры) [2], так и по толщине стенки чехла и ширине грани. Различия еще на старте структуры и свойств сталей на разных участках чехла приводят к тому, что радиационные эффекты упрочнения, распухания и коррозии протекают различным образом на участках ребер и граней и приводят к различным последствиям. В настоящей работе исследовали влияние исходной микроструктуры и параметров облучения на прочностные и коррозионные свойства стали 12Х18Н10Т в областях, прилегающих к ребрам шестигранных чехлов и далеко отстоящих от них.

У рамках декомісії атомного реактора БН-350 проведені матеріалознавчі дослідження стану матеріалів шестигранних чохлів тепловиділяючих збірок (ТВЗ), що тривалий час експлуатувалися, а потім зберігалися у воді басейну-відстійника. Підсумком комплексного вивчення чохлів ТВЗ методами: металографії, просвічуючої електронної мікроскопії, вимірювань мікротвердості, гідростатичної щільності, намагніченості та ін. стало накопичення великого експериментального матеріалу, що характеризує зміни структури і фізико-механічних властивостей промислових нержавіючих сталей 12Х18Н10Т і 08Х16Н11М3 у неопроміненому стані, а також підданих опроміненню швидкими нейтронами в широкому діапазоні температур і ушкоджуючих доз [1]. Одним з основних практично важливих результатів виконаних досліджень була виявлена яскраво виражена неоднорідність структури і властивостей опромінених нержавіючих сталей, яка спостерігалась як за висоті збірки (що обумовлено перерозподілом потоку нейтронів і температури) [2], так і по товщині стінки чохла і ширині грані. Відмінність ще на старті структури і властивостей сталей на різних ділянках чохла призводить до того, що радіаційні ефекти зміцнення, розпухання і корозії протікають різним чином на ділянках ребер та граней і приводять до різних наслідків. У роботі досліджували вплив вихідної мікроструктури і параметрів опромінення на міцність і корозійні властивості сталі 12Х18Н10Т в областях, прилеглих до ребер шестигранних чохлів і далеко віддалених від них.

During the decommission of nuclear reactor BN-350 material science studies of material of hexahedral wrappers of fuel assemblies were carried out; these assemblies were operated during a long term and then were stored in water of setting basin. In result of complex study of FA wrappers by methods of metallography, of transmission electron microscopy, measurements of microhardness, of hydrostatic density, of magnetization and other we have accumulated a wide experimental material which characterizes changes of structure and physical-mechanical properties of stainless steels 12Cr18Ni10Ti and 08Cr16Ni11Mo3 in unirradiated state and also after irradiation by fast neutrons in wide range of temperatures and damaging doses [1]. One of main practical results of performed investigation was the revealed inhomogeneity of structure and characteristics of irradiated stainless steels observed on the assembly height (which is caused by redistribution of neutron flux and temperature) [2] and also on thickness of wrapper wall and on width of the side. Differences on the start of structure and properties of steel on different parts of wrapper produce the situation when radiation effects of hardening, swelling and corrosion proceed differently on the parts of sides and edges and cause different consequences. In the presented paper we have investigated the influence of initial microstructure and irradiation parameters on strength and corrosion properties of steel 12CR18Ni10Ti in areas adjoining the edges of hexahedral wrappers in and areas removed from them.