Нейтронное охрупчивание , иногда в более широком смысле , радиационное охрупчивание — охрупчивание различных материалов под действием нейтронов . В первую очередь это наблюдается в ядерных реакторах , где выброс нейтронов высокой энергии вызывает долговременную деградацию материалов реактора. Охрупчивание вызвано микроскопическим движением атомов , на которые воздействуют нейтроны; это же действие также приводит к вызванному нейтронами набуханию, вызывающему увеличение размеров материалов, и эффекту Вигнера , вызывающему накопление энергии в определенных материалах, что может привести к внезапному высвобождению энергии .
Механизмы нейтронного охрупчивания включают:
Нейтронно-облученное охрупчивание ограничивает срок службы корпусов реакторов (корпусов реакторов) атомных электростанций из-за деградации реакторных материалов. Чтобы работать с высокой эффективностью и безопасно удерживать воду-теплоноситель при температуре около 290 ° C и давлении от ~ 7 МПа (для реакторов с кипящей водой ) до 14 МПа (для реакторов с водой под давлением ), корпус реактора должен быть стальным с тяжелым профилем. Согласно правилам, вероятность отказа корпуса реактора должна быть очень низкой. Для достижения достаточной безопасности конструкция реактора предполагает большие трещины и экстремальные условия нагрузки. В таких условиях вероятным видом разрушения является быстрое катастрофическое разрушение , если сталь сосуда хрупкая. Обычно используются прочные недрагоценные металлы корпуса реактора: пластины A302B, A533B или поковки A508; это закаленные и отпущенные низколегированные стали с преимущественно отпущенной бейнитной микроструктурой. За последние несколько десятилетий проблему охрупчивания корпуса корпуса решали за счет использования более прочных сталей с меньшим содержанием микропримесей, уменьшения нейтронного потока, которому подвергается корпус, и устранения сварных швов по поясу. 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 противодействовать этому, многие PWR имеют специальную конструкцию активной зоны , которая уменьшает количество нейтронов, попадающих в стенку корпуса. Более того, при проектировании PWR необходимо особенно учитывать охрупчивание из-за теплового удара под давлением - сценарий аварии, который возникает, когда холодная вода попадает в корпус реактора под давлением, вызывая большое тепловое напряжение . Это тепловое напряжение может вызвать разрушение, если корпус реактора достаточно хрупкий. [3]