Влияние облучения на конструкционные материалы

ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ [c.84]

После обзора и оценки данных по влиянию излучения на конструкционные материалы становится ясно, что в результате облучения происходят многие резко выраженные изменения их свойств. Эти изменения свойств имеют отношение к конструкционным характеристикам металлов. Переменными, влияющими на степень изменения свойств конструкционных металлов и сплавов, являются кристаллическая структура, величина зерна, химический состав, температура плавления, а также технология изготовления и термическая обработка. Помимо этого, на свойства конструкционных материалов влияют условия облучения в реакторе плотность потока нейтронов, величина интегрального потока, температура облучения, напряженное состояние и окружающая образец среда. [c.274]

Изучение влияния реакторного облучения на кратковременную и длительную прочность и пластичность, а также на другие механические свойства конструкционных материалов при различных видах силового и теплового воздействий, установление уравнений состояния различных материалов и получение критериев их прочности, учитывающих эффект влияния радиационного облучения. [c.663]

Вестон [84] приводит результаты измерений термического расширения для некоторых реакторных конструкционных материалов после облучения в течение месяца. Исследовали алюминий, алюминиевые сплавы, никель и нержавеющие стали. Все материалы, кроме никеля и нержавею-ш,их сталей, обнаружили небольшие изменения длины и термического расширения в результате облучения. Хотя эти результаты не являются окончательными, считается, что, перед тем как материал будет использован в реакторе, нужно изучить влияние длительного облучения на его свойства. [c.274]

Любая оценка радиационных повреждений, влияюш их на основную функцию электроизмерительных приборов, должна учитывать влияние разнообразных изменений и нарушений в материалах приборов. Так как к измерительной аппаратуре предъявляются высокие требования точности, то любые изменения характеристик материалов как в отрицательную, так и в положительную сторону могут серьезно влиять на градуировку прибора. Поскольку приборы часто используют для непосредственных визуальных наблюдений, то может оказаться, что влияние радиации на характер переходных явлений в приборе не будет иметь значения, за исключением тех случаев, когда измерения производят во время облучения. Однако в ходе длительного облучения, а также во время ядерных взрывов приборы, выполняющие функции реле или контрольные функции, могут подвергаться очень сильному воздействию. Влияние ядерных излучений на измерительные приборы специально не изучали, однако различные компоненты приборов, такие, как магнитные материалы, изоляция, ограничительные и гасящие сопротивления, выпрямители, магнитные катушки и различные конструкционные детали, исследовали в условиях облучения. Используя соответствующие данные, можно представить степень повреждений различных приборов, которые могут появиться в условиях облучения. [c.414]

При выборе конструкционных материалов для оболочек твэлов, корпуса, технологических каналов атомных реакторов основным критерием в большинстве случаев являются их механические свойства. И это понятно, поскольку при облучении материала нейтронами до интегральной дозы 2-10 см каждый атом решетки испытывает более 100 смещений. При этом существенно изменяются структура и физико-механические свойства материалов. Облучение вызывает повышение пределов текучести и прочности, снижение ресурса пластичности, увеличение критической температуры перехода из хрупкого в вязкое состояние, размерные изменения за счет радиационного роста, ползучести и распухания. Вследствие ядерных реакций в материалах образуется большое количество газообразных примесей (гелий, водород), наличие которых в объеме приводит к возникновению таких явлений, как водородная хрупкость, гелиевое охрупчивание, газовое распухание. Существенное влияние на механические свойства материалов оказывают негазовые продукты ядерных превращений, которые могут выделяться в количествах, больших предела растворимости, и тем самым изменять фазовое состояние материалов [1, 2]. [c.54]

Опубликованные работы, посвященные исследованию радиационного роста реакторных материалов, можно разбить на две группы. К первой из них следует отнести исследования, в которых изучаются принципиальные вопросы, касающиеся физики происходящих процессов и направленные на выяснение механизма явления. Ко второй группе относятся работы, опубликованные на основе результатов различных технологических испытаний топливных и конструкционных материалов, которые направлены на выяснение степени пригодности последних в условиях эксплуатации реакторов конкретного типа. Как правило, эти работы представляют определенный физический интерес, но часто не могут быть однозначно интерпретированы вследствие неучтенного влияния на деформацию образцов отдельных неконтролируемых параметров облучения (колебания температуры, внешние напряжения, влияние материала покрытия и т. д.), а также исходного состояния самих образцов. В связи с этим обзор экспериментальных данных будет ограничен главным образом работами первой группы. [c.186]

Модели нагружения. Эти модели содержат схематизацию внешних нагрузок по координатам, времени, а также по воздействию внешних полей и сред. Силовые нагрузки, действующие на конструкции, можно разделить на три группы 1) объемные или массовые силы 2) поверхностные силы 3) сосредоточенные силы. Объемные нагрузки действуют на каждую частицу внутри тела. К таким нагрузкам относятся собственный вес конструкции, силы инерции, силы магнитного притяжения и т.п. Поверхностные нагрузки распределены по значительным участкам и являются результатом взаимодействия различных конструктивных элементов одного с другим или с другими физическими объектами (например, давление жидкости или газа на стенки сосуда, давление ветра на оболочку градирни и т.п.). Если силы действуют на небольшую поверхность конструкции, то их можно рассматривать как сосредоточенные нагрузки, условно приложенные в одной точке. По характеру действия нагрузки можно разделить на статические и динамические. Статическая нагрузка возрастает от нуля до своего номинального значения и остается постоянной во время эксплуатации конструкции. Переменное, или динамическое, нагружение — нагружение, изменяющееся во времени. Часто встречающимся видом переменного нагружения являются циклические нагрузки, характеризующиеся периодическим изменением значения и/или знака. Модели нагружения должны учитывать воздействие полей и сред. Наиболее существенным является воздействие температурного поля. Изменение температуры элементов конструкций вызывает температурные деформации. Если они не удовлетворяют уравнениям совместности деформаций, то в элементах конструкций возникают температурные напряжения, значения которых часто оказываются соизмеримы со значениями напряжений, возникающих от воздействия внешних сил. Кроме того, изменение температуры влияет на механические характеристики конструкционных материалов. В некоторых случаях приходится учитывать влияние нейтронного облучения, электромагнитного поля, воздействие коррозионных сред. [c.401]

Нейтроны, помимо образования дефектов кристаллической решетки в результате смещения атомов, могут захватываться атомными ядрами с последующим превращением этих ядер в новые (примесные) элементы. Непрерывное образование новых, химически нежелательных атомов в сложных сплавах при облучении может оказать значительное влияние как на механические свойства, так и на металлургическую стабильность сплавов. Однако для большинства конструкционных материалов количество примеси, внесенной таким образом, меньше уже присутствующей. [c.165]

В работе [782] рассматриваются результаты исследований влияния низких температур (—253° С) и облучения быстрыми нейтронами на механические свойства конструкционных материалов (холоднокатаных аустенитных нержавеющих сталей) типа 301, 310, титанового и алюминиевых сплавов. [c.693]

Ядерная энергетика предъявляет повышенные требования к используемым конструкционным материалам, технологии их производства и контролю работоспособности. Конструкционные материалы под действием облучения испытывают структурные превращения, оказывающие отрицательное влияние в первую очередь на механические свойства и коррозионную стойкость. Из всех видов облучения (нейтронами, а- и Р-частицами, у-излучения) наиболее сильное влияние оказывает нейтронное облучение. [c.852]

Таким образом, облучение будет воздействовать на коррозионный процесс, увеличивая главным образом скорость катодного процесса. В зависимости от характера кинетики анодного процесса смещениеста-ционарного потенциала металла под влиянием облучения будет изменять и скорость коррозионного процесса. Если облучение 21д1[ма/см ] приводит потенциал к значениям, соответствующим пассивной области, скорость коррозии уменьшится если к значениям потенциала, отвечающим активной области или области перепассивации,— она увеличится. В отдельных случаях, например, при коррозии циркония, следует учитывать также изменение оКисной пленки на металле, происходящее под влиянием облучения. Поскольку конструкционные материалы оборудования установок в условиях эксплуатации, как правило, находятся в пассивном состоянии, облучение не оказывает заметного влияния на коррозионную стойкость. Но если это оборудование изготовлено из углеродистой стали, скорость коррозионного процесса 1,46] несколько увеличивается. [c.44]

Карасев В. С., Мельник-Куцин Ю. П., Маслов Д. М. Оборудование реактора ВВР-М ИЯИ АН УССР для исследования влияния облучения на физико-механические свойства конструкционных материалов.— Вопросы атомной науки и техники. Сер. Атомное материаловедение, 1978, вып. 1, с. 31— 39. [c.112]

Огородников В. В., Мурзин Л. М-, Крайний А. Г. Влияние облучения на механические свойства тугоплавких карбидов и боридов.— В кн. Радиационные эффекты изменения механических свойств конструкционных материалов и методов их исследования Материалы 1-го Всесоюз. совещ. Киев Наук, думка, 1976. [c.167]

В соответствии с пожеланиями читателей в справочник включены новый раздел Расчет на прочность элементов конструкций теплотехнического оборудования , а также новые параграфы, посвященные безобразцовым методам контроля конструкционных материалов на основе характеристик твердости, коррозионной стойкости и влиянию облучения на механические свойства металлов и сплавов, би.металли-ческим материалам (разд. 8), поверхностным явлениям (разд. 7), требованиям безопасности к паровым турбинам (разд. 11), и др. Практически заново написаны разделы Энергетика и электрификация , Вычислительная техника для инженерных расчетов . Содержание всех разделов пересмотрено в соответствии с новыми данными науки и техники, новыми нормативными материалами, имеющимися отзывами и замечаниями читателей. [c.8]

Дефекты после радиационного облучения. Из множества элементарных частиц и излучений, возникающих при распаде ядерного топлива (нейтроны, протоны, дейтроны, электроны, позитроны, а-частицы Р- и y-из-лучения), наибольшее влияние на свойства конструкционных материалов оказывают нейтроны. Из-за отсутствия заряда нейтроны проникают в кристаллическую решетку металла, вызывая в ней существенные изменения. Наиболее сильно влияют на свойства металлов быстрые нейтроны, нейтроны, обладающие энергией выше 0,5 эв, которые, попадая в кристаллическую решетку с энергией в несколько десятков тысяч электроно-вольт, упруго сталкиваются с ядром ионизированного атома. Атом, получив энергию, при смещении из узла решетки перемещается в междоузлие. Таким образом, в кристаллической решетке возникает вакансия и внедренный в междоузлии атом. [c.38]

Влияние излучения на коррозионные свойства некоторых конструкционных материалов обсуждали на симпозиуме, состоявшемся в Англии. Обзор Л а Кью и Кардови [73] включает данные по влиянию облучения [c.251]

За последние 15 лет накоплено много данных, касающихся радиационных изменений различных свойств, но потребность в новых результатах далеко обогнала уровень знаний на сегодняшний день. Например, применяют конструкционные материалы в реакторах, в которых за неделю ожидается накопление доз облучения, которые в материало-ведческих испытательных реакторах могут быть получены за три года. В порядке разрешения этой проблемы предлагается, чтобы в каждом из сооружаемых реакторов предусматривалась возможность постановки образцов для изучения влияния радиации. С момента пуска такого реактора всегда будет достаточное количество образцов для попутного изучения влияния излучения на материалы. После облучения определенной дозой часть образцов должна удаляться из реактора, и после соответствующего исследования будет сделано заключение, безопасна ли дальнейшая эксплуатация реактора. Такой метод работы должен предупредить возможные аварийные ситуации. [c.274]

Так, Е. А. Марковский, М. М. Краснощеков, Н. М. Коче-гура i[31] проводили исследования влияния нейтронного облучения на прочностные хара14теристики конструкционные материалов методом микротвердости. В процессе облучения твердость вначале падает, а после облучения потоком 10 — 10 нейтр/см начинает возрастать. Таким образом, при облучении отожженных железоуглеродистых сплавов малыми дозами наблюдается их разупрочнение, которое с увеличением дозы облучения сменяется упрочнением. Результаты измерений микротвердости стали (С = 0,49) представлены на рис. 1. [c.238]

Для повышения надежности атомного энергетического оборудования надо развивать трибологические исследования применительно к конструкционным и топливным элементам атомной энергетики. Необходимо исследовать влияние нейтронного облучения на фрикционное взаимодействие материалов атомной техники, создать специальные антифрикционные покрытия для обеспечения нормального функционирования пары топливо-оболочка в твэлах энергетических водо-водяных реакторов. [c.198]

Радиационные дефекты оказывают влияние на механические свойства, по изменению которых оценивают радиационную стойкость конструкционных материалов. Для большинства металлов механические свойства начинают заметно изменяться при флюенсах быстрых нейтронов F больше 10 нейтр/см (инкубационная доза облучения). Степень изменения механических свойств зависит от прочности мен<атомной связи, типа кристаллической решетки, содержания примесей и характера легирования, структуры в исходном состоянии (табл. 8.44, 8.45) и условий облучения (температуры, дозы и др.). При этом можно отметить ряд типичных закономерностей. Кривая напряжение — деформация при одноосном растяжении под действием облучения смещается вверх на более высокий уровень напряжений (рис. 8,1). В наибольшей степени повышается предел текучести, что часто сопровождается поянлепие.м зуба и площадки текучести. Наибольший прирост предела [c.300]

Пластмассы, которые находят широкое применение в ядерной технике в качестве конструкционных материалов, оказываются в большинстве более чувствительными к облучениям, чем металлы. При этом наблюдается, как правило, сильное охрупчивание, материал становится менее пластичным и разрушается при разрыве с малым удлинением. При этом у некоторых пластиков предел прочности остается практически неизменным, тогда как у других — сильно понижается, а у третьих, — наоборот, резко повышается. Характерные примеры влияний этих трех типов показаны на рис. 55 по данным Окриджской национальной лаборатории (США). Графики рис. 55, а относятся к полиэтилену, рис. 55, 6 — к Каталину и рис. 55, е — к селектрону. По осям абсцисс отложены относительные удлинения, по осям ординат — напряжения. Цифры на кривых показывают дозу облучения в 10 nvt а звездочками отмечены точки разрушения. На рис. 55, б видна еще одна особенность небольшая доза облучения привела к увеличению пластичности Каталина. На рис. 56 приведены кривые растяжения (в тех же обозначениях, что и на рис. 55) для пиралина. Особенностью здесь является то, что форма кривой растяжения изменяется слабо, тогда как точка разрушения резко перемещается к началу координат даже при слабых дозах облучения. [c.85]

Существенное влияние на прочность материалов оказывает нейтронное облучение. Оно приводит к распуханию материала, а при низких температурах — к его охрупчиванию. В результате возникает нижний предел по рабочей температуре материала, определяемой значением температуры при которой начинается переход к хрупкому поведению материала (при снижении температуры испытаний). В табл. 4.9 приведены граничные рабочие температуры материалов, наиболее широко применяемых при конструировании реакторов Токамак [23]. Обзор имеющихся данных по воздействю флюенса нейтронов деления на свойства конструкционных материалов содержится в монографии [24 [c.102]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...