Наукова конференція Інституту ядерних досліджень НАНУ
27-31 січня 2014 р.
Тези доповідей
Секція: Радіаційна фізика та радіаційне матеріалознавство
27 січня 2014 р., понеділок, 14:45
Регламент: 12+3 хв
ВПЛИВ НЕЙТРОННОГО ОПРОМІНЕННЯ НА ЕНЕРГІЮ ВЕРХНЬОГО ШЕЛЬФУ КРИВОЇ ШАРПІ ДЛЯ МАТЕРІАЛІВ КОРПУСІВ РЕАКТОРІВ ВВЕР
В. М. Ревка, О. В. Тригубенко
Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ
Впродовж усього періоду експлуатації реакторної установки (РУ) для матеріалів корпусу реактора (КР) має бути забезпечений достатній запас міцності та пластичності, а також в’язкості руйнування. Така вимога робить необхідним вивчення закономірностей довготривалого впливу опромінення швидкими нейтронами на механічні властивості корпусного металу.
Для оцінки здатності металу чинити опір зародженню та розповсюдженню тріщини найбільш використовуваними є випробування на ударний згин зразків типу Шарпі з надрізом. Основною характеристикою, яка визначається при даному типі випробувань є температура крихко-в’язкого переходу ТК. Нейтронне опромінення призводить до підвищення температури ТК, збільшуючи тим самим ймовірність крихкого руйнування корпусу під час аварійного охолодження в умовах “термошоку”. Одночасно з цим під впливом опромінення знижується верхній шельф температурної залежності ударної в’язкості (USE), який характеризує опір матеріалу в’язкому руйнуванню.
Зниження максимального рівня ударної в’язкості корпусної сталі свідчить про зменшення роботи в’язкого руйнування опроміненого матеріалу. При значних дозах опромінення робота руйнування може виявитися настільки малою, що її буде недостатньо для збереження цілісності корпусу реактора при порушеннях нормальної експлуатації РУ та аварійних ситуаціях.
У даній роботі проаналізовано вплив нейтронного опромінення на величину верхнього шельфу температурної залежності ударної в’язкості для основного металу та металу зварного шва (ЗШ) корпусів реакторів ВВЕР-1000 АЕС України. Було зібрано великий масив даних енергії верхнього шельфу кривої Шарпі і проаналізовано залежність цієї енергії від флюенсу швидких нейтронів.
Дані ударної в’язкості були отримані шляхом випробування зразків-свідків контрольних, температурних та променевих комплектів. Стандартні зразки Шарпі (10 х 10 х 55 мм) були опромінені в діапазоні флюенсів (6 ÷ 92)·1023 нейтр/м2 при температурі ~ 300°С. Для випробувань використовували дистанційний маятниковий копер КМД-30Д, встановлений у лабораторії «гарячих» камер.
Результати співставлень даних випробувань для різних значень флюенсу нейтронів показують поступове зниження рівня верхнього шельфу кривої ударної в’язкості матеріалів КР для всіх блоків АЕС. Узагальнений аналіз залежностей енергії в’язкого руйнування від флюенсу нейтронів, вказує на експоненційне зниження енергії верхнього шельфу при накопиченні металом дози нейтронного опромінення. Результати аналізу свідчать, що, як для основного металу, так і для металу ЗШ спостерігається стан насичення дозової залежності величини USE. Насичення спостерігається при накопиченні матеріалом флюенсу ~ 1023 нейтр/м2. При цьому для багатьох матеріалів зниження енергії верхнього шельфу становить 15-20 %. Таким чином, для забезпечення довготривалої та безаварійної роботи РУ і збереження цілісності КР необхідний постійний контроль за зміною в’язких властивостей корпусної сталі, включаючи величину верхнього шельфу кривої ударної в’язкості.