ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ ОБОЛОЧЕЧНЫХ СТАЛЕЙ В НАТРИЕВОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ

Авторы

Кинeв Е.А.¹, Пастухов В.И.^1,2, Глушкова Н.В.¹

Организация

¹ АО «Институт реакторных материалов», Заречный, Россия
² Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, Екатеринбург, Россия

Кинeв Е.А.¹ – ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук. Контакты: 624250, Заречный, Свердловская обл., п/я №29. Тел.: (34377)3-51-18; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Глушкова Н.В.¹ – начальник отделения.
Пастухов В.И.^{1, 2} – научный сотрудник, АО «Институт реакторных материалов»; аспирант, Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина.

Аннотация

Жидкометаллическая коррозия оказывает негативное влияние на хромоникелевые стали, контактирующие с натриевым теплоносителем атомных реакторов. Методами металлографии, растровой электронной микроскопии, рентгеноспектрального и рентгенофазового анализа исследовано коррозионное поведение оболочечных сталей ЧС-68 и ЭК-164 в холоднодеформированном состоянии при длительном (от 3600 до 17500 ч) облучении в циркулирующем потоке натрия реакторной чистоты первого контура активной зоны энергетического реактора на быстрых нейтронах в интервале температур 370-620ºС с последующим мокрым хранением в бассейне выдержки. Механизм жидкометаллической коррозии испытанных сталей отвечает физико-химическому растворению. Регистрируется селективный вынос никеля из твердого раствора. Обеднение поверхности сталей по никелю до 2-5 вес.% сопровождается γ→α переходом. В составе продуктов коррозии соединения NaCrO₂ и Na₂Cr₂O₇ не зарегистрированы, но возможно присутствие Na₂CrO₄. Коррозионные повреждения сталей на момент исследования после мокрого хранения носят питтинговый характер, межзеренное взаимодействие с натрием и водой, а также связь с размером зерна отсутствуют, места контакта с дистанционирующими элементами не подвержены истиранию и ускоренной коррозии. В общем случае глубина и интенсивность жидкометаллической коррозии при реализованных скоростях теплоносителя определяются температурой и сроком облучения. Разбросы значений связаны с вариацией скорости потока натрия внутри проходных каналов ТВС. Предельные значения глубины коррозии составляют 15-17 мкм при скоростях повреждения не более 9 и 7,5 мкм/год для оболочек из сталей ЧС-68 и ЭК-164 соответственно.

Ключевые слова
быстрый энергетический реактор, натрий, сталь ЧС-68, сталь ЭК-164, жидкометаллическая коррозия, скорость потока, температура, время эксплуатации

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

1. Уолтерс А., Рейнольдс А. Реакторы-размножители на быстрых нейтронах. М.: Энергоатомиздат, 1986. 623 с.

2. Решетников Ф.Г., Бибилашвили Ю.К., Головин И.С. Разработка, производство и эксплуатация тепловыделяющих элементов энергетических реакторов. М.: Энергоатомиздат, 1995. 316 с.

3. Усынин Г.Б., Кусмарцев Е.В. Реакторы на быстрых нейтронах. М.: Энергоатомиздат, 1985. 288 с.

4. Митрофанова Н.М., Целищев А.В., Агеев В.С. Буданов Ю.П., Иолтуховский А.Г., Леонтьева-Смирнова М.В., Решетников Ф.Г., Бибилашвили Ю.К., Шкабура И.А., Иванов Ю.А. Конструкционные материалы для оболочек твэлов и чехлов ТВС реактора БН 600. Известия вузов. Ядерная энергетика, 2011, №1, c. 211.

5. Козлов Ф.А., Богданович Н.Г., Загорулько Ю.И., Матвеев В.П. Натриевый теплоноситель быстрых реакторов: опыт подготовки и поставки на БН-600, задачи для БН-800. Атомная энергия, 2012, том 112, вып. 4, с. 195.

6. Технические условия на натрий металлический для ядерных реакторов. ТУ 6-01-788-73. М.: ГосНИИхлорпроект, 1972.

7. Гордеев С.С., Сорокин А.П., Тихомиров Б.Б. Труфанов А.А., Денисова Н.А. Методика расчета температурных режимов твэлов в ТВС с учетом межканального перемешивания теплоносителя и случайного отклонения параметров. Атомная энергия, 2017, том 122, вып. 1, с. 17.

8. Поплавский В.М., Ефанов А.Д., Козлов Ф.А. Сорокин А.П., Королькова А.С., Штында Ю.Е. Натрий – теплоноситель для быстрых реакторов. Атомная энергия, 2010, том 108, вып. 4, с. 222.

9. Невзоров Б.А., Зотов В.В., Иванов В.А. Старков О.В., Краев Н.Д, Умняшкин Е.В., Соловьев В.А. Коррозия конструкционных материалов в жидких щелочных металлах. М.: Атомиздат, 1977. 263 с.

10. Орлова Е.А., Орлов А.В. Защита конструкционных материалов от коррозии в жидких металлах. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2016, вып. 4, с. 200.

11. ГОСТ 5272-68. Коррозия металлов. Термины. М.: Изд-во стандартов. 1982.

12. Солонин М.И., Решетников Ф.Г., Иолтуховский А.Г., Никулина Н.М. Новые конструкционные материалы активных зон ядерных энергетических установок. М.: Изд-во ВНИИНМ, 2002, том 1. 84 с.

13. Гуляев А.П. Металловедение. М.: Металлургия, 1977. 646 с.

14. Арнольдов М.Н., Козлов Ф.А., Сорокин А.П. Физическая химия и технология щелочных жидкометаллических теплоносителей. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Ядерно-реакторные константы, 2014, вып. 2, с. 19-33.

15. Furukawa T., Kato S., Yoshida E. Compatibility of FBR materials with sodium. Journal of Nuclear Materials, 2009, no. 392, pp. 249.

16. Калинкин В.И., Крицкий В.Г., Токаренко А.И., Тихонов Н.С., Размашкин Н.В., Серова А.Л., Балицкая А.Н. Хранение отработавшего ядерного топлива энергетических. С-Пб.: Изд-во ВНИПИЭТ, 2009. 122 с.

УДК 621.039.531

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2017, вып. 3, 3:6

БРОНД-3.1

Архив

2017, Выпуск 3

ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ ОБОЛОЧЕЧНЫХ СТАЛЕЙ В НАТРИЕВОМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ