Диоксид урана и уран мы уже рассматривали ранее и вам необходимо помнить преимущества и недостатки этих веществ

Основным конструкционным материалом в настоящее время является цирконий и сплавы на его основе, они применяются во всех легко- и тяжеловодных реакторах для изготовления оболочек твэлов, а также в трубах технологических каналов. Такое положение в современной ядерной энергетике цирконий завоевал благодаря комплексу исключительных свойств, отвечающих основным требованиям к реакторным материалам. Циркониевые сплавы обладают:

1) высокой «прозрачностью» для тепловых нейтронов (сечение радиационного захвата тепловых нейтронов 190 мб),

2) достаточно высокой стойкостью к коррозионному воздействию воды, пара и реакторных сред при рабочих давлениях и температурах,

3) высокой теплопроводностью 23,86 при 300 К и около 16-18 в интервале температур 500-1000 К.

4) хорошей химической совместимостью с ядерным топливом,

5) приемлемой механической прочностью и пластичностью при облучении при повышенных температурах.

В США, Канаде, Западной Европе для оболочек твэлов, кожухов и каналов применяются два основных циркониевых сплава: циркалой-4 и циркалой-2 (см. таблицу 1).

В СССР разработан, освоен и успешно применяется для оболочек твэлов в реакторах ВВЭР и РБМК циркониевый-ниобиевый сплав Э110 (1 % Nb), а для чехлов сборок и технологических каналов Э125 (2,5 % Nb).

Наиболее опасный процесс, ведущий к охрупчиванию и появлению трещин в материале оболочек – гидрирование водородом, выделяющимся из воды из-за радиолиза, коррозии и т.д. Влияние наводораживания иллюстрирует таблица 2.

Механические свойства оболочек из циркониевых сплавов при облучении потоком нейтронов ~ 10¹⁸ меняются мало, при дальнейшем увеличении потока идет плавное изменение, и при ~ 10²¹ в два раза увеличиваются показатели прочности, ухудшается пластичность и в в 5‑6 раз уменьшается относительное удлинение.

Коррозионная стойкость циркониевых сплавов в воде и водяном паре существенно повышается при удалении поверхностных дефектов (которые возникают при механической обработке) путем травления смесью азотной и плавиковой кислот на глубину 25-50 мкм. Равномерная оксидная пленка ZrO₂ придает поверхности темный, почти черный цвет и является защитной против взаимодействия с кислородом и водородом до тех пор, пока на ней нет дефектов. Сдерживают коррозию также пленки, образующиеся на сплавах циркония, легированных железом и медью, а легирование ниобием понижает активность процесса поглощения водорода. Циркониевые сплавы надежно работают при температурах до 350 ⁰С. Ведутся исследования по созданию многокомпонентных циркониевых сплавов, допускающих надежную работу при 450-500 ⁰С, что позволило бы осуществить в водоохлаждаемых реакторах ядерный перегрев пара и тем самым повысить коэффициент полезного действия АЭС.В настоящее время уже получены композиции, позволяющие повысить температуру до 450 ⁰С.

Дата добавления: 2014-11-16