ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сравнительная характеристика конструкционных материалов ТЭП из "Молибден в ядерной энергетике " Материалы катода должны характеризоваться а) высокой температурой плавления (не менее 2500°С) б) высокой работой выхода электронов (не ниже 4,2 эВ) в) высоким уровнем механических свойств при повышенных температурах г) минимальной испаряемостью д) низкой степенью черноты е) малым сечением захвата тепловых нейтронов ж) минимальной газовой проницаемостью з) совместимостью с цезием и рядом других свойств. [c.32] Большое значение имеют также технологические свойства материалов, определяющие возможность изготовления полуфабрикатов и изделий нужных размеров и формы (деформируемость, свариваемость, механическая обработка). Ясно, что добиться в одном материале сочетания такого большого комплекса разнообразных свойств на практике весьма сложно, и поэтому при выборе материалов, как правило, принимают компромиссные решения. [c.32] Как было видно из предыдущего раздела, одним из наиболее подходящих материалов для изготовления электродов ТЭП в настоящее время считают молибден. Молибден и сплавы на его основе вполне отвечают требованию по температуре плавления, предъявляемому к материалам катода. Как правило, для улучшения механических и физических свойств молибдена в качестве легирующих элементов применяют титан, цирконий, ванадий, хром, углерод и другие металлы, которые несущественно изменяют температуру плавления основного металла. [c.32] Специального рассмотрения требует вопрос о работе выхода электронов материала катода. [c.32] Механические свойства молибдена существенно зависят от степени легированности металла, вида полуфабриката (слиток, пруток, труба, лист) и режима термомеханической обработки. Некоторые данные по прочностным характеристикам нелегированного молибдена при повышенных температурах приведены в табл. 2.5. [c.33] Высокие температуры катода и длительный ресурс работы ТЭП требуют применения материалов с более высокой жаропрочностью. Этим требованиям в значительной степени отвечают малолегированные сплавы на основе молибдена состав и свойства некоторых отечественных и зарубежных молибденовых сплавов представлены в табл. 2.6. Из этих сплавов производят различные виды полуфабрикатов — слитки диаметром до 380 мм, прессованные прутки и толстостенные трубы диаметром свыше 100 мм, катаные трубы с толщиной стенки 0,5—4,0 мм, листы и фольгу [109, 145]. [c.33] При температуре работы катода (1500—1700° С) молибденовые сплавы характеризуются более высокими значениями кратковременной и длительной прочности, чем, например, ниобие-вые и даже вольфрамовые сплавы. С учетом умеренной плотности молибденовые сплавы обладают максимальными значениями удельной прочности в указанном интервале температур. [c.33] Примечание. Температура рекристаллизации сплавов меняется в диапазоне от 1300 до 1600° С в зависимости от состава сплава и степени предшествующей деформации. [c.34] Материалы, применяющиеся в реакторных термоэмиссионных преобразователях, должны обладать малым сечением захвата тепловых нейтронов, максимально сохраняя свои механические свойства при продолжительном действии нейтронного потока. Тугоплавкие металлы располагаются по сечению захвата нейтронов и степени пригодности их в качестве материалов электродов в следующем порядке. [c.35] Требования, предъявляемые к анодным материалам, практически те же, что и к катодным, однако температура, при которой находится анод в работающем преобразователе, редко превышает 1000° С. Поэтому, исключая нейтронно-физические ограничения, для анодов могут быть использованы обычные, вакуумные конструкционные материалы. Однако чтобы получить на аноде, покрытом пленкой цезия, наименьшее значение работы выхода, необходимо использовать в качестве анодных материалов металлы с большой работой выхода, на которых эта пленка адсорбируется лучше. Поэтому в конструкциях энергетических ТЭП в качестве материала анода чаще всего используют молибден, никель или ниобий, так как они удовлетворяют и другим требованиям. Ввиду того, что ниобий является хорошим высокотемпературным геттером, способным поглощать выделяющиеся газы, в ряде конструкций ТЭП преимущество отдается последнему. [c.35] Помимо высокой коррозионной и радиационной стойкости молибден обладает такими важными для работы в жидких металлах свойствами, как высокая теплопроводность, сравнительно низкий коэффициент теплового расширения и высокое сопротивление эрозии. [c.36] Вернуться к основной статье