2020, Выпуск 4

DOI: 10.55176/2414-1038-2020-4-60-68

Авторы

Кинёв Е.А., Устинов А.Е.

Организация

АО «Институт реакторных материалов», Заречный, Россия

Кинёв Е.А. – ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук. Контакты: 624250, Заречный, Свердловская обл., п/я №29. Тел.: +7 (34377) 3-51-18; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Устинов А.Е. – инженер.

Аннотация

Исследовано радиационное распухание блочков горячепрессованного В₄С промышленного и рефабрицированного качества в составе поглощающих элементов стержней аварийной защиты, облученных в потоке быстрых нейтронов флюенсом до 7⋅10²² см^–2. Распухание явилось причиной механической деформации металлических оболочек поглотителя нейтронов при двухлетнем сроке облучения. Измерения объемного распухания и параметров пористости поглотителя выполнены методами гидростатического взвешивания и цифрового анализа электронно-микроскопических фрактограмм свежих сколов. Распределение пор и механизм разрушения поверхности сколов В₄С изучены методом сканирующей электронной микроскопии. Установлено, что распухание промышленного и рефабрицированного В₄С при максимальном флюенсе нейтронов в нижней части поглощающих элементов достигает 12 и 18 % соответственно. Уменьшение флюенса по высоте столба поглотителя сопровождается резким снижением его распухания. Объемные изменения определяются ростом закрытой пористости. Максимальная пористость облученных блочков из промышленного и рефабрицированного В₄С составила 25 и 30 % соответственно при аналогичных исходных значениях около 19 и 23 %. Максимальная закрытая пористость блочков из промышленного и рефабрицированного В₄С после облучения составила 14 и 21 % соответственно против исходных значений на уровне 4 и 9 %. Все обнаруженные на сколах поры расположены на границах зерен. Основная масса пор имеет технологическое происхождение. При облучении размер и концентрация пор коррелируют с ростом флюенса и выгорания и вызывают образование микротрещин между кристаллитами и отдельными зернами матрицы карбида бора. Наноразмерные гелиевые поры диаметром более 100 нм в теле зерна не обнаружены. Открытая пористость в зоне максимального распухания и механического взаимодействия поглотителя с оболочкой уменьшается. Характер излома распухающего В₄С с увеличением флюенса изменяется от смешанного с преобладанием внутризеренного скола до чисто межзеренного типа разрушения.

Ключевые слова
карбид бора, нейтронное облучение, формоизменение, распухание, пористость, поры, микротрещины, межзеренное разрушение

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 621.039.531

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2020, выпуск 4, 4:7