stringtranslate.com

Нейтронное охрупчивание

Нейтронное охрупчивание , иногда более широкое название — радиационное охрупчивание , — это охрупчивание различных материалов под воздействием нейтронов . Это в первую очередь наблюдается в ядерных реакторах , где выброс высокоэнергетических нейтронов вызывает долгосрочную деградацию материалов реактора. Охрупчивание вызывается микроскопическим движением атомов , которые подвергаются ударам нейтронов; это же действие также приводит к нейтронному распуханию, заставляющему материалы увеличиваться в размерах, и эффекту Вигнера, вызывающему накопление энергии в некоторых материалах, что может привести к внезапным выбросам энергии .

Механизмы нейтронного охрупчивания включают в себя:

Охрупчивание ядерных реакторов

Охрупчивание под действием нейтронного облучения ограничивает срок службы корпусов реакторов под давлением (RPV) на атомных электростанциях из-за деградации материалов реактора. Для того чтобы работать с высокой эффективностью и безопасно удерживать охлаждающую воду при температурах около 290 °C и давлениях от ~7 МПа (для кипящих реакторов ) до 14 МПа (для реакторов с водой под давлением ), RPV должен быть из толстостенной стали. В соответствии с правилами вероятность отказа RPV должна быть очень низкой. Для достижения достаточной безопасности конструкция реактора предполагает наличие больших трещин и экстремальных условий нагрузки. В таких условиях вероятным режимом отказа является быстрое катастрофическое разрушение , если сталь корпуса хрупкая. Обычно используются прочные основные металлы RPV: пластины A302B, A533B или поковки A508; это закаленные и отпущенные низколегированные стали с преимущественно отпущенными бейнитными микроструктурами. За последние несколько десятилетий проблема охрупчивания корпуса реактора решалась путем использования более прочных сталей с меньшим содержанием следовых примесей, снижения нейтронного потока, которому подвергается корпус, и устранения поясных сварных швов. Однако охрупчивание остается проблемой для старых реакторов. [2]

Реакторы с водой под давлением более подвержены охрупчиванию, чем реакторы с кипящей водой. Это связано с тем, что PWR выдерживают большее количество нейтронных ударов. Чтобы противостоять этому, многие PWR имеют особую конструкцию активной зоны , которая уменьшает количество нейтронов, попадающих на стенку корпуса. Более того, конструкции PWR должны быть особенно внимательны к охрупчиванию из-за теплового удара под давлением, сценария аварии, который происходит, когда холодная вода попадает в корпус реактора под давлением, создавая большое термическое напряжение . Это термическое напряжение может вызвать разрушение, если корпус реактора достаточно хрупкий. [3]

Смотрите также

Ссылки

Специфический
  1. ^ "Охрупчивание корпусов ядерных реакторов". www.tms.org . Получено 2018-03-02 .
  2. ^ Одетт, GR; Лукас, GE (2001-07-01). «Охрупчивание корпусов ядерных реакторов под давлением». JOM . 53 (7): 18–22. Bibcode :2001JOM....53g..18O. doi :10.1007/s11837-001-0081-0. ISSN  1047-4838. S2CID  138790714.
  3. ^ "Backgrounder on Reactor Pressure Vessel Issues". Комиссия по ядерному регулированию США . 8 апреля 2016 г. Получено 1 марта 2018 г.