Эволюция микроструктуры стали типа Cr16–Ni19 при облучении в зоне малого обогащения реактора на быстрых нейтронах. Формирование и развитие радиационной пористости

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Проведены микроструктурные исследования образцов, изготовленных из различных участков оболочек твэлов, после облучения в зоне малого обогащения реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем до повреждающих доз свыше 100 сна. Исследованы характеристики пористости образцов, облучавшихся с различными скоростями генерации атомных смещений, выбранных из участков с различными температурами облучения. Для каждого образца построены гистограммы распределения пор по размерам, которые описаны унимодальными логнормальными распределениями. Выделены три типа пор: “мелкие”,“среднего размера” и “крупные”, прослежены изменения среднего размера и концентрации пор каждого типа в зависимости от температуры облучения и скорости генерации атомных смещений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. А. Портных

АО “Институт реакторных материалов”

Автор, ответственный за переписку.
Email: portnyh_ia@irmatom.ru
Россия, г. Заречный, а/я 29, Свердловской обл., 624250

В. Л. Панченко

АО “Институт реакторных материалов”

Email: portnyh_ia@irmatom.ru
Россия, . Заречный, а/я 29, Свердловской обл., 624250

А. Е. Устинов

а АО “Институт реакторных материалов”

Email: portnyh_ia@irmatom.ru
Россия, г. Заречный, а/я 29, Свердловской обл., 624250

А. В. Козлов

АО “Институт реакторных материалов”; Институт физики металлов УрО РАН

Email: portnyh_ia@irmatom.ru
Россия, г. Заречный, а/я 29, Свердловской обл., 624250; ул. Софьи Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Список литературы

  1. Поролло С.И., Конобеев Ю.В., Шулепин С.В. Анализ поведения оболочек твэлов БН-600 из стали 0Х16Н15М3БР при высоком выгорании топлива // Атомная энергия. 2009. Т. 106. № 4. С. 188–194.
  2. Целищев А.В., Агеев В.С., Буданов Ю.П., Иолтуховский А.Г., Митрофанова Н.М., Леонтьева-Смирнова М.В., Шкабура И.А., Забудько Л.М., Козлов А.В., Мальцев В.В., Повстянко А.В. Разработка конструкционной стали для твэлов и ТВС быстрых натриевых реакторов // Атомная энергия. 2010. Т. 108. № 4. С. 217–221.
  3. Митрофанова Н.М., Чурюмова Т.А. Сталь ЭК164 – конструкционный материал оболочек твэлов реакторов БН // ВАНТ. 2019. № 2(98). С. 100–109.
  4. Панченко В.Л., Портных И.А., Устинов А.Е. Эволюция микроструктуры стали типа Cr16–Ni19 при облучении в зоне малого обогащения реактора на быстрых нейтронах. Влияние условий нейтронного облучения на структурно-фазовое состояние // ФММ. 2025. Т. 126. Вып. 1. С. 110–122.
  5. Портных И.А., Козлов А.В., Скрябин Л.А. Размерные характеристики ансамбля радиационных пор в холоднодеформированной стали Х16Н15М2Г, облученной высокими флюенсами нейтронов // Перспективные материалы. 2002. № 2. С. 50–55.
  6. Katz J., Wiedersich H., Chem J. Nucleation of voids in materials supersaturated with vacancies and interstitials // Phys. 1971. V. 55. P. 1414–1425.
  7. Kozlov A.V., Portnykh I.A., Blokhin A.I., Blokhin D.A., Demin N.A. The dependence of critical diameter of void nuclei in ChS68 austenitic steel on temperature of neutron irradiation in the model of formation of helium-vacancy bubbles // Inorganic Mater. Appl. Research. 2013. V. 4. № 3. P. 183–188.
  8. Trinkaus H. Energetics and formation kinetics of helium bubbles in metals // Radiat. Effects. 1983. V. 78. P. 189–211.
  9. Stoller R.E., Odette G.R., Garner F.A., Packan N.H., Kumar A.S. (Eds.) A comparison of the relative importance of helium and vacancy accumulation in void nucleation, in Radiation-Induced Changes in Microstructure / 13th International Symposium, West Conshohocken, PA: ASTM International, 1987. P. 358–370.
  10. Глушкова Н.В., Портных И.А., Козлов А.В. Механизм влияния трансмутационного гелия, нарабатываемого в оболочках твэлов из аустенитной стали ЧС-68 при нейтронном облучении, на образование пор // ФММ. 2009. Т. 108. № 3. С. 276–282.
  11. Блохин А.И., Демин Н.А., Манохин В.Н., Сипачев И.В., Блохин Д.А., Чернов В.М. Расчетный комплекс ACDAM-2.0 для исследований ядерных физических свойств материалов в условиях нейтронного облучения // ВАНТ, сер. “МиНМ”. 2015. Вып. 3(82). С. 81–109.
  12. Mansur L.K., Lee E.H., Maziasz P.J., and Rowcliffe A.P. Control of helium effects in irradiated materials based on the theory and experiments // J. Nuclear Mater. 1986. V. 141–143. P. 633–646.
  13. Kozlov A.V., Portnykh I.A. Vacancy Void Growth Rate as a Function of the Neutron Irradiation Parameters at the Initial Stage of Transient Swelling // Russian Metallurgy (Metally). 2019. V. 2019. № 3. P. 261–267.
  14. Kozlov A.V., Kozlov K.A., Portnykh I.A. The evolution of helium-vacancy bubbles in austenitic steels under neutron irradiation // J. Nuclear Mater. 2021. V. 549. P. 152915.
  15. Козлов А.В., Портных И.А., Исинбаев А.Р. Модель заключительного этапа стадиинестационарного радиационного распухания металлов // ФММ. 2020. Т. 121. № 7. С. 675–681.
  16. Портных И.А., Козлов А.В., Исинбаев А.Р. Прогнозирование развития радиационной пористости в аустенитной стали 07C–16Cr–19Ni–2Mo–Ti–Si–V–P–B, облученной при температурах 715–815 К до повреждающих доз 72–92 сна / Труды XXIX Международной конференции “Радиационная физика твердого тела” (Севастополь 08–13 июля 2019 г.), под редакцией заслуженного деятеля науки РФ, д.ф.-м.н., проф. Бондаренко Г.Г. М.: ФГБНУ “НИИ ПМТ”, 2019. С. 233–244.
  17. Козлов А.В., Портных И.А. Условия достижения стадии стационарного радиационного распухания // ФММ. 2007. Т. 103. № 1. С. 108–112.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Типичный вид распределения плотности потока нейтронов и температур оболочек твэлов (#1, #2) по высоте активной зоны.

Скачать (248KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Микроструктура стали типа Cr16–Ni19, характерная для низкотемпературных диапазонов облучения. (а) – обедненные крупными порами области около выделений первичных карбонитридов; (б) – строчка крупных пор вдоль границы зерна (отмечено стрелками).

Скачать (278KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Мелкие поры в структуре стали типа Cr16–Ni19: (а) – на границе зерна; (б) – на внутризеренных выделениях.

Скачать (353KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Типичная гистограмма распределения пор по размерам в образцах НТ1 оболочек твэлов из стали типа Cr16–Ni19 (скорость генерации атомных смещений 1.1 ∙ 10–6 сна/c).

Скачать (255KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Характеристики мелких (а), среднего размера (б) и крупных (в) пор в образцах стали типа Cr16–Ni19 из низкотемпературных диапазонов облучения и интегральная пористость образцов (г).

Скачать (514KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Микроструктура стали типа Cr16–Ni19, характерная для среднетемпературных диапазонов облучения со скоростью генерации атомных смещений 1.6 ∙ 10–6 сна/c: (а) – области свободные от крупных пор; (б) – наиболее крупные поры на границах двойников.

Скачать (307KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Типичная гистограмма распределения пор по размерам в образцах оболочек твэлов из стали типа Cr16–Ni19 из диапазона облучения СТ2 (скорость генерации атомных смещений 1.6 ∙ 10–6 сна/c).

Скачать (284KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Характеристики мелких (а), среднего размера (б) и крупных (в) пор в образцах стали типа Cr16–Ni19 из среднетемпературных диапазонов облучения и интегральная пористость образцов (г).

Скачать (512KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Микроструктура стали типа Cr16–Ni19, характерная для высокотемпературных диапазонов облучения ВТ1, ВТ2: (а) температурный диапазон (540–550)°С, скорость генерации атомных смещений 1.6 ∙ 10-6 сна/c; (б) температурный диапазон (560–570)°С, скорость генерации атомных смещений 1.5 ∙ 10-6 сна/c.

Скачать (268KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Типичная гистограмма распределения пор по размерам в образцах оболочек твэлов из стали типа Cr16–Ni19 из высокотемпературного диапазона облучения ВТ1 (скорость генерации атомных смещений 1.6 ∙ 10–6 сна/c).

Скачать (215KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Характеристики мелких (а), среднего размера (б) и крупных (в) пор в образцах стали типа Cr16–Ni19 из высокотемпературных диапазонов облучения и интегральная пористость образцов (г).

Скачать (553KB)
Метаданные
13. Рис. 12. Зависимости среднего размера (а) и концентрации (б) мелких пор от температуры облучения в образцах оболочек твэлов из стали типа Cr16–Ni19.

Скачать (338KB)
Метаданные
14. Рис. 13. Зависимости среднего размера (а) и концентрации (б) пор среднего размера от температуры облучения в образцах оболочек твэлов из стали типа Cr16–Ni19.

Скачать (296KB)
Метаданные
15. Рис. 14. Зависимости среднего размера (а) и концентрации (б) крупных пор от температуры облучения в образцах оболочек твэлов из стали типа Cr16–Ni19.

Скачать (277KB)
Метаданные
16. Рис. 15. Зависимость удельного объема, занимаемого порами различного типа от температуры облучения в стали типа Cr16–Ni19.

Скачать (164KB)
Метаданные
17. Рис. 16. Зависимость удельной площади поверхности пор от пористости в образцах оболочек твэлов из стали типа Cr16–Ni19 для различных температурных диапазонов облучения.

Скачать (217KB)
Метаданные