Коррозия коррозионно-стойких сталей в жидком металлическом теплоносителе

1. Коррозионно-стойкая сталь имеет удовлетворительное сопротивление коррозии в Na до Т=500 °C

2. Наличие градиентов температуры в активной зоне быстрого реактора приводит к тому, что в горячих участках АЗ компоненты сталей, в частности Cr, растворяются в Na, и выделяются из него в более холодных зонах активной зоны или участках первого контура охлаждения – это явление «перенос компонентов в жидком Na»

3. Наличие в Na кислорода приводит к резкому ускорению процесса коррозии, максимальное содержание O < 0,005%. Для уменьшения количества O используют ловушки: горячие и холодные. Горячие – нагретые стержни Zr, которые поглощают O. Холодные – вымораживание оксида натрия.

Влияние облучения на коррозионно-стойкую сталь.

1. Вакансионное распухание стали наблюдается при Т=0,3-0,6 Т_пл.

Вакансионное распухание проявляется в образовании пор, что ведет к увеличению V до 10% для аустенитной, а для ферритной – до 1%

Инкубационный период 4·10²⁶ нейтронов/м² – выше этого порога происходит распухание, что уменьшает зазор для прохода теплоносителя, и приводит к перегреву твэлов.

Борьба с вакансионным распуханием:

1 – холодная деформация стальных оболочек до 30%.

2 – создание в сталях мелкодисперсных выделений карбидов, которые являются местами рекомбинации вакансий смещенных атомов.

Радиационная ползучесть коррозионно-стойких сталей.

При Т=300-500 °C скорость радиационной ползучести зависит от уровня напряжений и повреждающей дозы. Действие ползучести проявляется в выпучивании крайних чехлов ТВС.

Радиационное охрупчивание коррозионностойких сталей.

Существует 3 вида:

1. Низкотемпературное радиационное охрупчивание (НТРО) Т<0,3Т_плав. При этом увеличиваются прочностные характеристики, уменьшается пластичность.

2. Среднетемпературное радиационное охрупчивание (СТРО) 0,3Т_плав <Т <0,55Т_плав. Т.е. при температурах, при которых существует вакансионное распухание. Уменьшается и прочность, и пластичность.

3. Высокотемпературное радиационное охрупчивание ВТРО.

Т ≥ 0,55Т_плав.(600 °С). Резко понижается пластичность. Причина ВТРО в том, что при облучении стали нейтронами, на компонентах стали нарабатывается He за счет (n,γ) реакции. При этой температуре He выделяется в виде пузырьков по границам зерен металла, что приводит к значительному уменьшению пластичности.

Борьба с ВТРО.

1. Измельчение зерен, гелий распространяется по большей поверхности и его меньше выделяется в пузырьках.

2. Легирование Мо и B для укрепления границ зерен.

3. Введение в сталь Nb и Тi, которые образуют мелкодисперсные карбиды, и на которых происходит улавливание отдельных атомов He.

Широко применяется сталь 0Х16Н15М3Б

Nb связывает остатки углерода

Mо упрочняет зерно

Сr обеспечивает высокую коррозионную стойкость

Ni обеспечивает высокую жаропрочность.

Новые виды стали феррито-мартенситного класса:

ЭП-45: 12Х13М3БФР; ЭП450: 1Х13М2БФР;

ЭК18: 16Х13В8ТаФР; ЭК181: 16Х12В2ФТаР

где Та – тантал, а В – вольфрам – уменьшает ВТРО

В меньшей степени подвержены вакансионному распуханию новые стали.