EDN: HLJGRV
Авторы
Тарасиков В.П.
Организация
Акционерное общество «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Тарасиков В.П. – ведущий научный сотрудник, кандидат технических наук. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, д. 1. Тел.: (484) 399-70-00 (доб 82-04); e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Аннотация
Рассмотрено взаимодействие наиболее часто используемого в ядерных реакторах поглотителя нейтронов карбида бора со сталями применительно к условиям работы реакторов на быстрых нейтронах. В качестве основного конструкционного материала для поглощающих элементов (ПЭЛ) реакторов на быстрых нейтронах ранее использовалась коррозионно-стойкая в натрии аустенитная хромоникелевая сталь ЭИ-847 (0Х15Н15МЗБ), в настоящее время используется сталь ЧС-68 (Х16Н15М2ГТФР).
В статье представлен обзор результатов исследований по совместимости стали ЭИ-847 с В4С в стендовых условиях и исследования совместимости В4С с оболочками поглощающих стержней СУЗ из стали ЭИ-847 и ЧС-68 после отработки в реакторе БН-600.
Карбид бора не взаимодействует со сталью ЭИ-847 при непосредственном контакте и наличии воздушного зазора при 800 °С за 5000 часов. Механические свойства стали изменяются несущественно.
При испытаниях на совместимость карбида бора в натрии происходит растворение и перенос бора на оболочку с образованием сложных боридных фаз типа (Cr, Ni, Mo)5B4 или (Cr, Ni, Mo)4B3. Рассматривается механизм переноса бора и углерода через натриевый подслой, осуществляемый за счет химических реакций карбида бора с окислами натрия.
Облучение снижает уровень температуры начала взаимодействия горячепрессованного синтезированного карбида бора (плотностью (2,1–2,3)·103 кг/м3) с оболочкой стали ЭИ-847 по сравнению со стендовыми условиями (500–550) °С на (100–120) °С. С повышением уровня выгорания бора интенсивность взаимодействия возрастает.
При исследовании ПЭЛ стержней СУЗ реактора БН-600 с оболочкой из стали ЧС-68 после отработки ресурса 502 эффективных суток (12050 часов) при рабочих температурах (390–520) °С и выгорании до 18,3·1027 захв/м3 взаимодействия карбида бора с оболочкой не обнаружено.
Ключевые слова
карбид бора, аустенитная сталь, натрий, взаимодействие, быстрые нейтроны, микротвердость, рентгеновский анализ, диффузия, выгорание
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Поглощающие материалы для регулирования ядерных реакторов. Пер. с англ. Под ред. Арабея Б.Г. и Чекунова В.В. М.: Атомиздат, 1965. 450 с.
- Материалы и горючее для высокотемпературных ядерных энергетических установок. Пер. с англ. М.: Атомиздат, 1966. 324 с.
- Кислый П.С., Кузнецова М.А., Боднарук Н.И., Грабчук Б.Л. Карбид бора. Киев: Наукова думка, 1988. 216 с.
- Гольцев В.П. Действие облучения на поглощающие материалы. Минск: Наука и техника, 1975. 152 с.
- Труды совещания МРГБР МАГАТЭ «Поглощающие материалы и стержни регулирования быстрых реакторов». Димитровград, 4–8 июня 1973. 350 с.
- Труды совещания МРГБР МАГАТЭ «Поглощающие материалы и стержни регулирования быстрых реакторов». Обнинск, 7–10 июня 1983. JWGFR/48. Vienna: IAEA, 1984. 65 p.
- Absorber materials, control rods and designs of shutdown system for advanced liquid metal fast reactors. Proc. of a Technical Committee Meeting. Obninsk, Russian Federation, July 3–7, 1995.IAEA-TECDOC-884. Vienna: IAEA, 1996. 247 p.
- Бобков В.П., Блохин А.И., Румянцев В.Н., Соловьев В.А., Тарасиков. В.П. Справочник по свойствам материалов для перспективных реакторных технологий. Том 3. Свойства поглотителей нейтронов. Книга 1 – Поглощающие элементы на основе бора и его соединений. Под общей редакцией доктора технических наук, профессора В.М. Поплавского. М.: ИздАТ, 2013. 632 с. ISBN: 978-5-86656-268-8.
- Бобков В.П., Блохин А.И., Румянцев В.Н., Соловьев В.А., Тарасиков В.П. Справочник по свойствам материалов для перспективных реакторных технологий. Том 5. Свойства реакторных сталей и сплавов. Под общей редакцией доктора технических наук, профессора В.М. Поплавского. М.: ИздАТ, 2014. 584 с. ISBN: 978-5-86656-272-5.
- Решетников Ф.Г., Митенков Ф.М., Троянов М.Ф. Состояние и перспективы разработки радиационно-стойких конструкционных материалов для активных зон быстрых реакторов в СССР. Радиационное материаловедение. Труды Международной конференции по радиационному материаловедению. Алушта, 22–25 мая 1990. Харьков: ХФТИ, 1990. Т. 1, с. 15–23.
- Смирнов В.П., Беспалов А.Г., Золотухин Б.Н., Павлинов Л.В. Взаимодействие бора и карбида с аустенитной хромоникелевой сталью в среде натрия. Препринт ФЭИ-119. Обнинск: ФЭИ, 1969. 24 с.
- Тарасиков В.П., Ершов Э.А. Взаимодействие карбида бора с хромистыми и хромоникелевыми сталями. Препринт ФЭИ-3280. Обнинск, 2018. 24 с.
- Lyashenko V.S., Nevzorov B.A. Mechanism of carbon transfers in sodium. Proc. of the Conference on Corrosion of Reactor Materials. Vienna, IAEA, 1962, vol. 2, pp. 374–408.
- Невзоров Б.А., Старков О.В. О контролирующей стадии переноса углерода в натрии. Сборник статей Физико-энергетического института «Исследования по материалам для ядерных реакторов с жидкометаллическими теплоносителями». Обнинск: ФЭИ,1967, вып. 1,с. 44–53.
- Андреев П.А., Канаев А.А., Федорович Е.Д. Жидкометаллические теплоносители ядерных реакторов. Ленинград: Судпромгиз,1959. 384 с.
- Самсонов Г.В., Маковский Л.Я., Жигач А.Ф., Валяшко М.Г. и др. Бор, его соединения и сплавы.Киев: Изд. АН УССР, 1960. 592 с.
- Щербединский Г.В., Шайдуров В.И. Диффузия в металлах и сплавах. Тула: Тульский политехнический институт, 1968. с. 156.
621.039.526: 621.039.534
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2026, выпуск 1, с. 172–180
