Компромиссный выбор материала для оболочек твэлов реакторов БН, удовлетворяющего многим рассмотренным выше требованиям, представляет собой проблему. Ни один из известных материалов не удовлетворяет сразу всем необходимым требованиям. В табл. 11.5 приведены составы ряда нержавеющих сталей и никелевых сплавов, которые в принципе могут рассматриваться в качестве конструкционных материалов реакторов БН. Основным кандидатом на роль такого материала является нержавеющая сталь марки 316 с холодной деформацией 20 %. Ее теплофизические характеристики приведены в табл. 11.6. Главный мотив такого выбора — хорошие прочностные свойства при высоких температурах, стойкость к радиационному распуханию, совместимость со сметанным оксидным топливом и натриевым теплоносителем, наконец, сравнительно низкая цена.
Таблица 11.5. Состав нержавеющих сталей, рассматриваемых в качестве конструкционных материалов реактора с жидкометаллическим теплоносителем, % [12]
Таблица 11.6. Теплофизические характеристики нержавеющей стали марки 316 |28|
Проводилась также разработка конструкционных материалов реакторов БН с улучшенными качествами, позволяющими продлить время жизни активной зоны. К таковым относятся сплавы трех типов: аустенитные нержавеющие сплавы (подобные AISI 316) с твердорастворным упрочнением; ферритные стали и дисперсионно-упрочненные Fe—Ni— Cr-сплавы. Все они продемонстрировали повышенную стойкость к радиационному распуханию по сравнению со сплавом AISI 316. Твердорастворимые аустенитные стали представляют собой незначительные модификации сплава AISI 316, поэтому по жаропрочности и совместимости с натрием они напоминают сталь марки 316. Вместе с тем благодаря высокой радиационной стойкости можно надеяться, что их применение для изготовления оболочек и чехлов приведет к повышению работоспособности активной зоны. Ферритные стали, по-видимому, являются наименее распухающими материалами в условиях реактора. Однако обычно они несколько уступают другим материалам в жаропрочности, поэтому предполагается, что они могут быть использованы в первую очередь для изготовления чехлов. Такая перспектива может оправдаться лишь в том случае, если их прочностные характеристики в условиях облучения окажутся удовлетворительными. Дисперсионно-упрочненные сплавы совмещают в себе хорошие качества жаропрочности и радиационной стойкости. Поэтому они могут оказаться перспективными в качестве материалов как оболочек, так и чехлов. В первую очередь будет изучена их роль как материала оболочек ввиду того, что последние находятся в более напряженных температурных условиях.
