Стартовая >> Архив >> Генерация >> Материалы ядерных энергетических установок

Конструкционные материалы - Материалы ядерных энергетических установок

Оглавление
Материалы ядерных энергетических установок
Ядерная энергия и материалы
Легководный реактор LWR
Тяжеловодный реактор HWR
Реактор типа LMFBR
Перспективы использования термоядерной энергии
Радионуклидное производство энергии и ее использование
Требования, предъявляемые к выбору ядерных материалов
Свойства реакторных материалов
Анализ специфических свойств материалов при их выборе для ядерных реакторов
Выбор материалов и анализ конструкции с помощью ЭВМ
Компоненты и материалы ядерных реакторов деления
Ядерные топливные материалы
Конструкционные материалы
Материалы органов регулирования, теплоносители
Материалы защиты, системы аварийной защиты
Атомная электростанция (с реактором деления)
Фундаментальные радиационные явления в материалах
Радиационное повреждение нейтронами
Влияние облучения на реакторные материалы
Влияние облучения на физические свойства материалов
Влияние облучения на механические свойства материалов
Влияние облучения на коррозию, свелинг
Отжиг радиационных повреждений, влияние облучения на свойства при низких температурах
Металлический уран
Коррозия урана
Сплавы урана
Влияние облучения на урановое топливо
Керамический уран
Диоксид урана
Радиационное распухание оксидного топлива
Радиационная ползучесть оксидного топлива
Выделение газообразных продуктов деления из оксидного топлива
Монокарбид урана
Нитрид, силицид и сульфиды урана
Коррозия керамического урана, техника безопасности
Плутоний
Металлические сплавы плутония
Керамические соединения плутония
Смешанное керамическое уран-плутониевое топливо
Коэффициент воспроизводства, избыточный коэффициент и время удвоения плутония
Радиационные эффекты плутония
Коррозионные эффекты плутония
Меры безопасности при работе с плутонием
Торий
Свойства тория
Получение и сплавы тория
Керамические соединения тория
Радиационные и коррозионные эффекты тория
Радиоактивный распад в торий-урановом топливном цикле
Конструкционные материалы: металлы
Конструкционные материалы: бериллий и его соединения
Конструкционные материалы: магний
Конструкционные материалы: алюминий
Конструкционные материалы: цирконий
Конструкционные материалы: нержавеющая сталь и никелевые сплавы
Конструкционные материалы: керамика и керметы
Влияние облучения на конструкционные материалы
Коррозия конструкционных материалов
Материалы замедлителя и отражателя
Графит
Материал бланкета
Материал теплоносителя
Материалы систем регулирования, защиты и аварийной защиты
Защита реактора
Системы аварийной зашиты реактора и используемые в них материалы
Материалы в топливных циклах, процессах обогащения и переработки топлива
Обогащение топлива
Переработка топлива
Материалы, используемые в процессах переработки отработавшего топлива
Переработка ядерного топлива
Топливные материалы, участвующие в U-Pu-топливном цикле
Тепловыделяющие элементы
Связующий материал твэлов
Материалы, применяемые при изготовлении твэлов
Каналы для теплоносителя и системы трубопроводов
Корпуса реакторов под давлением
Радиационные эффекты при работе материалов ядерного топлива и конструкционных материалов
Коррозия и трещины материалов твэлов, коррозия каналов теплоносителя
Образование коррозионных и усталостных трещин и течей в каналах для теплоносителей, трубопроводах
Материалы радионуклидных генераторов энергии и термоядерных реакторов
Радионуклидное топливо
Материалы оболочек, материалы и теплоносители радионуклидных генераторов
Концептуальные проекты термоядерных реакторов
Компоненты и материалы термоядерных реакторов
Материалы для изготовления магнитной системы и системы безопасности термоядерных реакторов
Взаимодействие материалов с первой стенкой термоядерного реактора
Материалы первой стенки термоядерного реактора и влияние на них облучения

Из конструкционных материалов изготавливаются оболочки твэлов, корпуса реакторов, опоры органов регулирования, каналы для теплоносителя, опорные плита активной зоны (решетки), системы трубопроводов с теплоносителем и тд. Основные требования, предъявляемые к конструкционным материалам, приведены ниже:


Требования
Низкое сечение поглощения (захвата) нейтронов..............................................

Материалы
Zr, Al, Mg, Be

Высокие механическая прочность и пластичность.........................................

Углеродистые стали, нержавеющие стали

Высокая термическая стабильность (теплостойкость)...................................

Специальные сплавы на никелевой основе

Большая радиационная стабильность

Тугоплавкие металлы Mo, Ti, Та, W

Низкая наведенная радиоактивность

Керамики, ВеО, Al2O3, MgO, SiO2

Хорошие характеристики теплопередачи ...............................................................

Керметы, ZrSi2, SiC-Al

Высокотемпературная коррозионная стойкость...............................................

Графит, предварительно напряженный бетон

Выбор конструкционных материалов, основанный на наиболее важных требованиях, зависит от конкретного типа ядерного реактора (см. гл. 1 и 2). Например, в качестве материалов оболочек твэлов тепловых исследовательских реакторов используется алюминий, газоохлаждаемых реакторов (типа Calder Hall) — магниевые сплавы, легководных и тяжеловодных энергетических реакторов — циркониевые сплавы и быстрых реакторов-размножителей типа реактора LMFBR — нержавеющие стали.
Металлический уран и оксид урана легко реагируют с воздухом, водой и жидким металлом, которые часто применяются в качестве реакторного теплоносителя. Металлические и оксидные урановые топлива коррозионно нестойки при повышенных температурах. Поэтому то и другое урановое топливо необходимо помещать в оболочку из определенного конструкционного материала, совместимого как с топливом, так и с теплоносителем.

МАТЕРИАЛЫ ЗАМЕДЛИТЕЛЯ, ОТРАЖАТЕЛЯ И ЗОНЫ ВОСПРОИЗВОДСТВА [5,12-19]

В тепловом реакторе замедлитель служит для снижения относительно высокой кинетической энергии образующихся при делении нейтронов до уровня тепловой энергии, соответствующей окружающей температуре. Радиальные и аксиальные отражатели могут отражать рассеянные или покидающие активную зону нейтроны и направлять их обратно в активную зону как в тепловых, так и в быстрых реакторах. Материалы зон воспроизводства (радиальной и аксиальной), окружающие активную зону, используются для воспроизводства новых топливных материалов путем поглощения покидающих активную зону нейтронов такими воспроизводящими материалами, как 232Th или обедненный 238U, которые специально загружаются в быстрые реакторы-размножители.
Ниже приведены основные требования, предъявляемые к ядерным свойствам материалов замедлителей и отражателей, и перечислены основные материалы:

При большом сечении рассеяния замедлителя и отражателя столкновение нейтронов с ядрами замедлителя происходит часто и год большими углами, а средняя длина свободного пробега нейтронов в процессе замедления относительно мала, в результате чего сводятся к минимуму утечка нейтронов и их потери. Лучшими материалами замедлителей и отражателей являются тяжелая вода, легкая вода и водородсодержащие материалы, графит, бериллий и оксид бериллия.
Требования, предъявляемые к материалам зоны воспроизводства в быстром реакторе, совершенно отличаются от требований, которые предъявляются к материалам замедлителей и отражателей в тепловом реакторе. Материалы зоны воспроизводства быстрого реактора должны быть воспроизводящими ядерными материалами, иметь высокое сечение поглощения нейтронов, иметь низкое сечение рассеяния нейтронов и легко поддаваться переработке.
В дополнение к специфическим ядерным свойствам материалы замедлителей, отражателей и зоны воспроизводства должны обладать некоторыми характеристиками конструкционных материалов, т.е. они должны иметь необходимую механическую прочность, термическую стабильность, радиационную стабильность, обрабатываемость и коррозионную стойкость. От замедлителей и отражателей требуются также относительно хорошие характеристики теплопередачи для поглощения и рассеяния тепловой энергии, выделяющейся при замедлении нейтронов в тепловых реакторах и при захвате нейтронов и радиоактивных распадах в зоне воспроизводства быстрых реакторов.



 
« Магнитный фильтр-сепаратор в схеме очистки производственного конденсата   Метод определения параметров тепловой изоляции паротурбинных блоков ТЭС »
электрические сети