ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Температура обработки из "Действие облучения на графит ядерных реакторов " Важнейшими факторами, определяющими поведение графита при облучении, являются вид используемого сырья и температура его обработки. Известно, что углеродные материалы отличаются способностью к графитации, т. е. к трехмерному упорядочению кристаллической структуры. Изменяя температуру обработки, можно получить материал с различной степенью совершенства структуры. Так, при использовании в наполнителе природного графита получается сильнотекстурированный материал, имеющий анизотропное радиационное изменение размеров. Материалы на основе неграфитирующихся — жестких — коксов (из сахара, фенолформальдегидной смолы и т. д.) испытывают объемную усадку уже при температуре облучения 30°С. Промежуточное положение занимают искусственные графиты на основе мягких коксов, которые, в свою очередь, существенно различаются между собой степенью радиационной размерной стабильности. [c.162] Из приведенных в книге Найтингейла [206] данных следует, что трудно графитируемые сырьевые материалы повышают склонность полученного на их основе графита к усадке. Облучение при 30° С образцов, полученных с использованием как различных наполнителей, так и связующих, привело к радиационному росту на 2,3% материала, основой которого является высококристалличный природный графит. В то же время при использовании в качестве наполнителя плохо графитирующего-ся кокса из сахара и смолы ФА наблюдается усадка образцов, (табл. 4.4). [c.162] ЧТО материалы, отформованные по указанной технологии на основе малоанизотропных (исключая природный графит) сырьевых материалов, имели невысокую анизотропию размерных изменений (табл. 4.5). [c.163] Различие размерных изменений исследованных материалов обусловлено различием их физических свойств. Наличие в наполнителе высокосовершенного природного графита предопределило при низкотемпературном облучении значительный рост размеров в параллельном оси прессования направлении. Для материалов на основе пиролизного и пекового коксов отличие размерных изменений невелико при рассмотренных условиях облучения. [c.163] Влияние вида зарубежных коксов на размерные изменения отформованных на их основе графитов иллюстрирует табл. 4.6. [c.164] Содержание в составе материала при его получении различного количества связующего приводит к различным размерным эффектам при облучении. Влияние содержания в графите пека на изменение его размеров может быть проиллюстрировано на специально отпрессованных вариантах графита марки МПГ, для чего использовали мелкодисперсные наполнители — коксы электродный и крекинговый. Связующим служил пек. Полученные образцы обладали достаточной изотропией свойств. Радиационный эффект при увеличении содержания пека в них уменьшался (табл. 4.7) после облучения при 270—320° С флюенсом 6,5-102° нейтр./см2. [c.164] Соотношение структурных элементов коксов (сферолнтов, игольчатых частиц и т. д.) заметно влияет на размерную стабильность при высокотемпературном облучении большими флюенсами. Это находит свое объяснение в различии размеров кристаллитов. Радиационные размерные изменения графитов с малыми размерами кристаллитов происходят с большими скоростями, так как наиболее вероятным оказывается захват возникающих дефектов на несовершенствах кристаллической решетки (так называемый гетерогенный процесс образования скоплений). [c.165] Как пример материала с кристаллитами большого размера можно привести графит марки PGA, обладающий более высокой размерной стабильностью. Аналогичные результаты были получены на модельном материале—-изотропном пироуглероде. Для этого материала относительное радиационное изменение размеров образцов, как показал Келли [214], экспоненциально уменьшается с увеличением размеров кристаллитов. Таким образом, радиационные размерные изменения непосредственно связаны со структурой исходных материалов. Сырье для реакторного графита не должно содержать плохографитирующихся компонентов, образующих области с пониженной степенью совершенства. [c.165] Облучение. при температуре 250—300° С вызывает усадку иеграфитнрованных материалов. Усадка снижается с увеличением температуры обработки, и выше 2100° С [для флюенса (5ч-7,5)Х10 нейтр./см ] сжатие сменяется ростом. Влияние температуры обработки на радиационную стабильность было подробно исследовано на образцах полуфабрикатов материалов марок КПГ, ГМЗ и его вариантов [18 61, с. 105]. С этой целью использовали образцы, термообработанные в защитной атмосфере при температуре от 800 до 3000° С. При низкой температуре облучения, при которой имеет место гомогенный характер зарождения дефектов (в искусственном графите до 300°С), размерные изменения по существу не зависят от степени совершенства материала, если температура его обработки превышает 1500° С. Образцы изотропных или почти изотропных материалов испытывают примерно одинаковый рост. [c.166] Отличительной особенностью поведения полуфабриката материала ГМЗ (температура обработки 1300° С) при температуре 200° С является меньшая величина роста по сравнению со средним ростом образцов, термообработанных при 2000— 3000° С. В результате дальнейшего увеличения температуры и дозы облучения усадка неграфитированных образцов усиливается, и после облучения при 550°С флюенсом 2-10 нейтр./см усадка достигает 3%, в то время как размерные изменения графита близки к нулю (рис. 4.1). Кроме того, с ростом дозы видна определенная тенденция к смещению точки, соответствующей переходу от распухания к усадке, в сторону более высокой температуры обработки. В этой связи напрашивается вывод о необходимости проведения высокотемпературной графитации реакторного графита, по крайней мере при температуре не ниже 2500-2600° С. [c.166] Замена части наполнителя в материале ГМЗ термической сажей приводит к большой усадке материала (рис. 4.2). В работе [151] указывается на пропорциональность количества введенной в графитированный материал сажи и скорости усадки при облучении в области температуры 475—800° С. Отмечается, что скорость сжатия реакторного графита, облучавшегося при 500 С и выше, определяется в основном степенью графитации. [c.166] Радиационное изменение размеров прессованного материала на основе природного графита (композиция природного графита с полукоксом) в зависимости от температуры обработки в интервале 1300—3000° С иллюстрирует рис. 4.3. Видно, что для обоих направлений вырезки образцов облучение при температуре 250°С и флюенсе 3,6-10 нейтр./см вызвало радиационный рост. Заметная анизотропия обусловлена наличием в материале 50% природного графита. [c.167] Приведенные в работе [200] результаты исследования радиационного изменения длины образцов в зависимости от температуры обработки, полученные на полуфабрикате английского реакторного графита, имели иной характер из-за значительной анизотропии этого материала. [c.167] Вернуться к основной статье