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

Конструкционные материалы: магний - 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

МАГНИЙ, ЕГО СПЛАВЫ И СОЕДИНЕНИЯ
Магний обладает очень хорошими ядерными свойствами: по значению сечения поглощения тепловых нейтронов он находится между бериллием и алюминием (см. табл. 10.1). Как конструкционный материал он полностью совместим с урановым топливом и CO2 как теплоносителем в газоохлаждаемых реакторах с графитовым замедлителем.
Сплавы магния, в частности магнокс А-12 и ZA-cплавы, широко используются в качестве оболочечных материалов, начиная с газоохлаждаемого реактора (типа реактора Calder Hall) (см. п. 1.3.1). Температура плавления магния 650 °С. Он коррозионно стоек против окисления на воздухе, а также в CO2 до температур около 400 °С. Поэтому обычно большинство газоохлаждаемых реакторов работают при низких температурах и малом удельном тепловыделении.

Недостатки

  • Низкая температура плавления
  • Низкое сопротивление коррозии в H2O, Na, NaK
  • Недостаточность металлической связи для снижения теплового сопротивления

Преимущества

  • Низкое сечение поглощения тепловых нейтронов
  • Совместимость с топливом и теплоносителем (CO2 или 4 Не)
  • Отсутствие существенных изменений механической прочности и пластичности под облучением

Ниже перечислены преимущества и недостатки магния и его сплавов как конструкционного и оболочечного материала газоохлаждаемых реакторов.

Магний является третьим по распространенности в земной коре элементам. Он входит в состав солей морей и океанов, а также встречается в виде твердых минералов. Основными рудами являются магнезит MgCO3, доломит MgCO3-CaCO3, карналиг KMgCl3-6H2O и бруцит Mg (ОН) 2. Существуют три процесса для извлечения Mg из руд и получения в металлическом виде: 1) термическое восстановление хлорида магния MgCl2-6H2O (незначительное промышленное применение), 2) восстановление кальцинированного магния и доломита кремнием (наиболее широкое применение в промышленности), 3) восстановление MgO из Mg (ОН) 2 углеродом.
Ниже приведены физические, тепловые и механические свойства магния [13—15].
Плотность при 20 °С, г/см3 .............  1,7388
Параметры решетки при 25 °С, А.................................. а =3,2028; с =5,1998
Температура плавления, С............... 650
Температура кипения, С .... .........       . . 1110
Удельная теплоемкость при 100 С, Дж/(г- С) 1,05 Теплопроводность при 20 С, ДжУ(см-с- С) 1,71 Линейный коэффициент термического расширения при 20-100 °С, 10 61 С       25,8
Предел прочности при растяжении (отожженная пластина) при 20 С, МПа    185
Предел текучести при растяжении (отожженная пластина) при 20 С, МПа     96
Модуль упругости при 20 °С, МПа.............................. 44 590
Модуль жесткости при 20 С, МПа................................ 16 560


Коэффициент Пуассона................................................. 0,35

Рис. 10.5. Температурная зависимость теплопроводности магниевых сплавов:
1 —  Mg; 2 —  сплав AM5035; 3 —  сплав ZW 1(0,5-0,05% Zr - 0,7- 1,0% Zn); 4 —  магнокс А-12 (0,8% Al —  0,01% Be); 5 —  Mg - 10,19% Се; 6- Mg - 6% AI; 7- Mg - 8% AI


Рис. 10.6. Зависимость удлинения 50бщ сплава магнокс А-12 при 175 и 225 °С с мелким (кривые 1, 2) и крутым (кривые 3, 4) зерном от длительности до разрушения Т

Рис. 10.7. Влияние температуры на пластичность мелкозернистого (dc р =0,15 мм) сплава магнокс А-12:
1 —  100-часовые испытания; 2 —  600-часовые испытания
Рис. 10.8. Зависимости напряжение—деформация при ползучести термообработанного сплава ZA (0,5-0,6% Zr) (экстраполяция на 4-104 ч):
1 —  воздуха, 200 °С; 2 —  воздух, 300 °С; 3 —  CO2. 350 °С; 4 —  CO2. 400 °С; 5 —  CO2,450 °С; 6 —  CO2,475 °С
На рис. 10.5 представлены температурные зависимости теплопроводности магниевых сплавов, а на рис. 10.6 и 10.7 — соответственно зависимость относительного удлинения от времени до разрушения и температурная зависимость относительного удлинения сплава магнокс А-12. На рис. 10.8 [13-15] показана связь между напряжением и деформацией при ползучести термообработанного сплава ZA при различных температурах и в различных средах. Приведенные данные являются типичными для магниевых сплавов, используемых в низкотемпературных газоохлаждаемых реакторах.



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