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

Влияние облучения на физические свойства материалов - 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

ИЗМЕНЕНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБЛУЧАЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ

Действие облучения на основные физические свойства материалов реакторов деления и синтеза проявляется прежде всего в изменении электросопротивления (или проводимости), магнитной восприимчивости, магнитного сопротивления и постоянной Холла. Обычно электросопротивление растет с ростом интегрального нейтронного потока или длительности облучения, тогда как магнитная восприимчивость и постоянная Холла снижаются из-за накопления радиационных повреждений в кристаллической решетке.
На рис. 5.7 представлены зависимости электросопротивления меди от длительности облучения t при потоке тепловых нейтронов ф = = 1 • 1013 нейтр./ (см2 — с) и температурах 4,5 и 310 К.
На рис. 5.8 показано изменение скорости деградации электросопротивления меди с ростом длительности облучения при 4.5 К, а на рис. 5.9 — зависимость отношения конечного электросопротивления к начальному уран-алюминиевых сплавов с различным массовым содержанием U в сплаве от выгорания топлива.
На рис. 5.10 показано изменение магнитной восприимчивости искусственного графита реакторной чистоты с ростом флюенса нейтронов. Она резко падает при превышении флюенсом порогового значения (см. рис. 5.5). На рис. 5.11 приведена зависимость коэффициента магнитосопротивления графита от флюенса нейтронов [5]. Можно видеть, что коэффициент быстро уменьшается при превышении флюенсом пороговой дозы тепловых нейтронов т t = 3 • 10+19 нейтр./см2.

Рис.  5Л. Изменение электросопротивления меди с длительностью облучения потоком нейтронов 1013 нейтр./ (сма .с):
О — при 310 К; □ - при 4,5 К с последующим отжигом при 350 К
Рис. 5.8. Зависимость скорости деградации электросопротивления меди от длительности облучения


Рис. 5.10. Изменение магнитной восприимчивости искусственного графита с ростом флюенса нейтронов

Рис. 5.11. Зависимость коэффициента изменения электросопротивления в магнитном поле искусственного графита (исходное значение равно 5,1- 10+10 ед. СГСМ) от флюенса нейтронов
Рис. 5.12. Влияние облучения нейтронами при 30 С на постоянную Холла графита
Рис. 5.9. Влияние выгорания на электросопротивление сплавов U-Al

Зависимость постоянной Холла графита реакторной чистоты от флюенса нейтронов изображена на рис. 5.12. С ростом флюенса нейтронов постоянная Холла растет от отрицательных значений до положительного пикового, а затем уменьшается.
Влияние облучения на электросопротивление, магнитную восприимчивость, магнитосопротивление и постоянную Холла материалов ядерных (термоядерных) реакторов важно для систем, работающих в электромагнитных полях. Экспериментальные данные, представленные на рис. 5.7-5.12, показывают тенденции изменения физических свойств облучаемых материалов ядерных реакторов, которые справедливы, в частности, и для сверхпроводящих материалов систем магнитного удержания плазмы в реакторах управляемого термоядерного синтеза.

ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Теоретически скорость высвобождения ядерной энергии для производства электричества не имеет ограничений. Однако максимальный уровень мощности и энергонапряженности реактора зависит от скорости, с которой тепло, высвобождающееся в ядерной реакции, может быть снято и утилизовано материалами ядерного реактора, т.е. топливом, тонким сдерживающим кожухом (например, оболочкой твэла реактора деления или первой вакуумной стенкой реактора синтеза), теплоносителем и системой прокачки. Другими словами, удаление тепла из ядерного реактора зависит от тепловых свойств реакторных материалов. В свою очередь, эти свойства могут изменяться вследствие радиационных повреждений материалов в активной зоне реактора.
Удельная теплопроводность или удельная температуропроводность - основная тепловая характеристика в процессах теплопередачи, например, от топлива к оболочке твэла. Результаты, представленные на рис. 5.13 [S], показывают, что значение отношения конечной и начальной обратных теплопроводностей сплавов U-Al (5.7; 15 и 17,2% U по массе) меняется по мере выгорания топлива. Из рисунка видно, что теплопроводность сплавов падает с увеличением выгорания прямо пропорционально флюенсу нейтронов.

Рис.  5.13. Влияние процессов деления топлива в уран-алюминиевых сплавах на их теплопроводность
Полагают, что снижение теплопроводности с ростом флюенса нейтронов будет аналогичным и для других реакторных материалов, особенно для конструкционных материалов, вследствие того что их кристаллическая структура довольно чувствительна к радиационному повреждению.



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