Изменение размеров графита при облучении

ИЗМЕНЕНИЕ РАЗМЕРОВ ГРАФИТА ПРИ ОБЛУЧЕНИИ [c.158]

Рис. 4.24. Изменение размеров графита реакторных сортов, облученного при 30 С [65]

В зависимости от типа реактора вопрос радиационного роста может иметь, в общем, неодинаковую технологическую ценность. Изменение размеров урана, циркония, графита вследствие радиационного роста наблюдается в интервале температур примерно до 300—400° С, поэтому проблема роста наиболее важна для реакторов, охлаждаемых водой, и для некоторых типов газовых реакторов. Ранее предполагалось, что основная причина радиационного роста заключается в анизотропии кристаллографической структуры урана, циркония, графита. Однако в последнее время получены данные о том, что эффект анизотропного изменения размеров в результате облучения проявляется также в металлах с ГЦК- и ОЦК-структурами, предварительно подвергнутых пластической деформации [П. Эти результаты свидетельствуют о том, что радиационный рост не является свойством, присущим исключительно кристаллам с анизотропной структурой. Таким образом, область проявления эффекта радиационного роста может затрагивать довольно широкий круг материалов, в связи с чем исследования этого явления занимают важное место в рамках комплексной проблемы радиационной стойкости реакторных материалов. Наиболее исследованным в настоящее время является радиационный рост моно- и поликристаллов а-урана при облучении нейтронами, вызывающими деление ядер Радиационный рост урана и связанные с ним [c.185]

Относительное изменение размеров ОК.Р при облучении в значительно разупорядоченных структурах (соответствует обработке материала при температуре ниже 2000° С) близко к нулю. По мере увеличения совершенства кристаллической структуры относительное изменение размеров ОКР возрастает, и для графита, термообработанного при температуре выше 2400° С, становится практически постоянным. Увеличение температуры облучения уменьшает этот эффект (табл. 3.2). [c.101]

Одним из важнейших свойств конструкционного графита является его размерная стабильность при облучении. При работе графита в нейтронном поле происходит изменение его линейных размеров, величина и знак которых определяются флю-енсом и плотностью повреждающего потока, температурой облучения, анизотропией графита, степенью его совершенства, уровнем так называемых замороженных напряжений, возникающих в графитовых заготовках при их термообработке, и т. д. Каждый из перечисленных факторов в той или иной мере (в зависимости от условий облучения) вносит свой вклад в наблюдаемые размерные изменения графита. [c.158]

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]

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]

В уравнениях (4.17) все величины определяют экспериментально. Относительные изменения размеров кристаллитов можно определить при облучении рекристаллизованного пиролитического графита, который рассматривают как монокристалл. [c.197]

Облучение флюенсом >10 ° нейтр./см вызывает увеличение параметра с, размеры ОКР уменьшаются. Затем процесс стаби- лизируется. Относительное изменение параметров кристаллической решетки графита с и а в зависимости от флюенса нейтронов при различной температуре показано на рис. 3.3. Как видно из графика, зависимости относительного изменения параметров решетки от флюенса имеют монотонный характер. Однако есть работы (например, [189]), в которых изменение Ас/с в процессе облучения происходило ступенчато. Можно предположить, что уменьшение скорости изменения Ас/с в определенные периоды облучения (ступеньки) вызвано объединением небольших скоплений атомов в более крупные комплексы при достижении некоторой критической концентрации дефектов. Облучение в реакторах, обладающих различными спектрами излучения, также может вызвать несогласованность результатов изменения [c.103]

Известно, что различного рода концентраторы напряжений создают неоднородность поля напряжений. В искусственном графите наряду с конструктивными концентраторами напряжений (резкие изменения сечения деталей, пазы, отверстия и т. д.) всегда имеются технологические — риски, макропоры,, раковины, трещины. Для графита, являющегося хрупким материалом, концентраторы напряжений опасны тем, что увеличивают опасность хрупкого разрушения. В этой связи в работе [126] проведена оценка влияния концентраторов напряжения на прочность графита при облучении. Для этого использованы призматические образцы размером 5x5x40 мм из равноплотного мелкозернистого графита марки МПГ. Влияние концентраторов напряжений оценивали при испытании на изгиб. [c.131]

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]

Уже в ранних работах по исследованию радиационного изменения свойств графита было установлено, что графит при низкотемпературном облучении изменяет свои геометрические размеры и тем значительнее, чем ниже температура. Анизотропия свойств графита, обусловленная анизометричностью частиц кокса и их расположением, при облучении проявляется в анизотропии размерных изменений для высокоанизотропных графитов в параллельном оси прессования направлении (совпадает преимущественно с кристаллографической осью с кристаллитов) образцы увеличивают размеры (распухают), в перпендикулярном— сжимаются (усаживаются). Для материалов, отформованных методом продавливания, кристаллографическая ось с располагается преимущественно перпендикулярно к оси продавливания. В этом направлении, например, для графита марки PGA наблюдается распухание. Сжатие испытывают образцы, вырезанные вдоль оси продавливания. [c.158]

Из приведенных в таблице данных следует, что с учетом, различия температуры облучения относительные изменения объема высокоанизотропных образцов, вырезанных из одной заготовки, но в различных направлениях относительно ее оси, оказались близкими. Таким образом, влияние формы образцов графита на радиационные изменения размеров может не учитываться при испытаниях образцов размерами 4X4X40 мм и выше, поскольку наблюдаемый эффект не превышает отклонения от средней величины формоизменения образцов, обусловленного неоднородностью свойств графита. [c.162]

Приведенные данные свидетельствуют о высокой анизотропии размерных изменений вследствие использования в производстве большинства марок зарубежного реакторного графита — PGA, SF, АООТ и т. п. — анизотропного нефтяного кокса. При его измельчении после прокаливания получаются анизометричные высокоанизотропные частицы. В процессе формования при продавливании через мундштук такие частицы располагаются избирательно, создавая анизотропию материала. Поэтому наблюдается анизотропия изменения размеров таких графитов особенно при высокотемпературном облучении и флюенсе более 5-10 нейтр./см . Новые требования вызвали необходимость создания изотропных материалов. Их основой является изотропный по структуре гилсонитовый кокс, получаемый из ископаемых нефтяных битумов. [c.164]

Ка размерные изменения материала при облучении влияет еще один фактор — размер зерен наполнителя. Уменьшение размера зерен наполнителя при низкотемпературном облучении вызывает, как отмечают Бьютел и Вохлер [36], увеличение радиационного роста. Оценка влияния дисперсности на формоизменение проведена на специально приготовленных образцах изотропного мелкозернистого графита типа МПГ. Дисперсность его наполнителя — непрокаленного. нефтяного кокса (электродного и крекингового) — изменяли, варьируя время размола [13]. Изучение облученных при 270—320°С образцов такого прессованного графита выявило тенденцию к уменьшению их роста по мере увеличения степени дисперсности кокса (табл. 4.12). [c.175]

Влияние дисперсности кокса-наполнителя на радиационное изменение размеров Kljl образцов графита (облучение при 270—320 °С флюенсом 6,5-I нейтр./см ) [c.176]

При облучении в области температуры 100—300°С проявляются анизотропные свойства графита. Высокотекстурованные анизотропные материалы испытывают рост в направлении преимущественного расположения с-осей кристаллитов и сжатие в перпендикулярном направлении, в то время как для изотропных материалов характерно увеличение размеров и в том и в другом направлении. При температуре яй100°С распухание может достигать 10—12%. Эффект изменения размеров уменьшается с повышением температуры облучения. Совершенство кристаллической структуры практически не сказывается на размерных эффектах при температуре облучения до 250—300° С, если размер кристаллитов больше 200 А, что характерно для реакторного графита. [c.176]

Повышение температуры облучения от 400 до 750° С образцов изотропного графита на основе гилсонитового кокса приводит к снижению уровня их сжатия и дозы, соответствующей максимальной усадке [193]. У изотропного графита RP-4 (см. табл. 4.13), графитированного при той же температуре, что и SF, изменение размеров анизотропно (рис. 4.13). [c.182]

Вторичный рост, так же как и радиационное изменение размеров, имеющее место при низких уровнях облучения, анизотропен. Раньше (по флюенсу) он проявляется в направлении, совпадающем с преимущественным расположением осей с кристаллитов. Его скорость у изотропных графитов ниже по сравнению с анизотропными. Повышение степени совершенства кристаллической структуры материала снижает вторичный рост образцов. Увеличение плотности графита в определенных пределах также способствует снижению вторичного роста. Однако в образцах плотных графитов, когда их плотность превышает 1,85—1,95 г/см , вторичный рост проявляется при меньших дозах. Наконец, основным фактором, определяющим начало процесса и величину скорости роста, является температура облучения. С ее повышением, по крайней мере до 1100—1200° С, скорость вторичного роста резко увеличивается. Выше этой температуры скорость процесса снижается, что было отмечено при рассмотрении объемного изменения графита марок SF, AGOT, RP-4. Если этот экспериментальный факт будет подтвержден и для других марок реакторного графита, то появится возможность повысить температуру эксплуатации до 1200— 1300 С и выше. [c.189]

Относительное изменение размеров кристаллитов в соответствии с предпосылками упругой модели [211, р. 559] есть нечто иное, как деформация монокристаллов, из которых состоит любой графит. Поэтому Симмонс постулирует, что для всех графитов оно должно быть одинаковым и близким к изменению размеров при облучении высокосовершенного пирографита. На самом деле, при вычислении АХ Х и AXJXa по формоизменению образцов, отличающихся степенью совершенства, получается некоторое несовпадение результатов. Оно стацовитс>г [c.194]

При флюенсе, превышающем (1- 2)-1022 нейтр./см , и температуре выше 400° С монотонное сжатие образцов графита сменяется их ростом. В этом случае упругая модель становится ненригодной не только количественно, но и качественно. Размеры образцов при этом, как было отмечено выше, увеличиваются с большой скоростью. Это обусловлено образованием вакан-сионных пор и пор-трещин в облученном графите, вклад которых при высоких дозах является определяющим. Так как при этом изменение AXJX и AXJXa достаточно [c.201]

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]

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]

Кристаллическое строение большинства промышленных сортов графита сравнительно редко бывает правильным. При этом между кристаллами может образовываться свободное пространство, за счет которого формоизменение может быть частично скомпенсировано. В некоторых партиях графита максимальное изменение линейных размеров достигает 3%, причем в этом графите нетрудно создать разориентированную структуру. Однако в блоках реакторного графита обычно существуют градиенты нейтронного потока и температуры, направленные от внутренних блоков (расположенных ближе к теплов,ыделяюш,им элементам) к наружным. Поэтому разные участки блоков будут распухать по-разному. Если возникающая при этом деформация будет превышать допустимую упругую деформацию, может произойти разрушение блока. Однако показано, что графит подвержен ускоренной ползучести под облучением, поэтому он может выдерживать без разрушения, по крайней мере, 2% деформации [2], что позволяет частично компенсировать размерные изменения. [c.99]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...