О влиянии легирующих и примесных элементов на радиационное охрупчивание никель содержащих корпусных материалов реакторов ВВЭР-1000

Abstract

Приводятся результаты экспериментального исследования Cr-Ni-Mo-V стали и металла ее сварных швов промышленного производства с содержанием никеля от 1.0 до 1.8%Ni, проводившегося в различных исследовательских (ВВР-М, РБТ-10) и энергетических (ВВЭР-1000, РБМК) реакторах при плотности потока быстрых нейтронов 10¹⁶~10¹⁷н/м²⋅с и температуре облучения ~290°C. По итогам эксперимента выполнен математико-статистический анализ зависимости радиационно-индуцированного сдвига температуры вязко хрупкого перехода ∆TK от величины флюенса быстрых нейтронов в интервале 10²²…3⋅10²⁴н/м² и от содержания легирующих и примесных элементов, реально или потенциально способных оказывать влияние на чувствительность материала к облучению (Ni, Mn, P, Cu, Si, S). Из-за узких пределов вариации содержания всех этих элементов, за исключением никеля (ввиду соответствующих ограничений по ТУ), выявлено влияние только последнего. Получено эмпирическое соотношение, описывающее дозовую зависимость ∆ТK степенной функцией с существенно отличающимся от нормативного показателем степени n=0.7 и учитывающее влияние концентрации никеля при ее изменении в пределах 1.0…1.8%. Продемонстрирована достаточная консервативность полученной формулы по отношению к опубликованным результатам испытаний образцов-свидетелей материала корпусов реакторов ВВЭР-1000, облучавшихся при плотности потока нейтронов порядка 10¹⁵н/м ²⋅с. Произведена оценка возможности использования соотношения для прогноза охрупчивания стали с содержанием никеля < 1.0%.

Наведені результати експериментальногодослідження Cr-Ni-Mo-V сталі та металу зварних швів промислового виробництва із вмістом нікелю від 1.0 до 1.8 % Ni, яке було виконано в різних дослідницьких ( ВВР-М, РБТ-10 ) та енергетичних ( ВВЕР-1000, РБМК ) реакторах прищільності потоку швидких нейтронів 0¹⁶...10¹⁷ н/м² та температурі опромінення ∼290°С. За підсумками експерименту виконано математико-статистичний аналіз залежностіі радіаційно- індукованого зсуву температури в`язко-крихкого перехлду ∆ТК від величини флюенса швидких нейтронів в інтервалі 10²²…3.10²⁴н/м² та від вмісту легуючих та домішкових елементів, реалбно чи потенційно здатник впливати на чутливість матеріалу до опромінення (Ni, Mn, P, Cu, Si, S). Завдяки вузьким границям варіації вмісту цих елементів, за виключенням нікелю, (завдяки відповідних обмежень за ТУ), виявлено вплив тільки останнього. Отримано емпирічне співвідношення, яке описує дозову залежність ∆ТК степеневої функції із значно відрізняющимся показником ступенюя =0.7, в якому врахован вплив концентрації нікелю при його зміні у межах 1.0…1.8%. Прдемонсстрована достатня консервативність отриманої формули по відношенню до опублікованих результатів випробувань зразків-свідків матеріалу корпусів реакторів ВВЕР-1000Б опромінених при щільності потоку нейтронів порядку 10¹⁵н/м²⋅с. Виконано оцінку можливості використання співвідношення для прогнозування окрихчення сталі із вмістом нікелю <1.0 %.

The paper gives the results of an experimental investigation of the Cr-Ni-Mo-V steels and metal its welded industrial production with contents of the nickel from 1.0 before 1.8%Ni, conducted in different research (VVR-M, RBT-10) and energy (VVER- 1000, RBMK) reactors at flux density of the fast neutron 10¹⁶~10¹⁷ n/m²·s with and the temperature of the irradiation ~290°C. On total of the experiment is executed mathematician-statistical analysis to dependencies irradiation-induced shift of the transition temperature Tk from fluence value of fast neutron in interval 10²²…3 10²⁴ n/m² and from contents alloying and impurity element, real or potentially capable to influence on sensitivity of the material to irradiation (Ni, Mn, P, Cu, Si, S). Because of narrow limit variation contents these element, with the exclusion of nickel (in view of corresponding to restrictions on TU), is revealed influence only last. It is received empirical correlation describing dose dependency Tk power-mode function with greatly differing from normative factor degree n=0.7 and taking into account influence to concentrations of the nickel under its change to limit 1.0…1.8%. It Is demonstrated sufficient conservatism of the got formulas to published result of the test surveillance of the reactor pressure vessel material VVER-1000, irradiated at density of the flow neutron order 10¹⁵n/m² s. Made estimation of the possibility of the use the correlation for forecast охрупчивания become with contents of the nickel <1.0%.