Перераспределение примесных и легирующих элементов в стали корпуса реактора ВВЭР-440 под действием эксплуатационных факторов

Abstract

Материал, вырезанный из темплетов сварного металла ВВЕР-440, был исследован при помощи APFIM в трех состояниях: облученном, облученном и отожженном, облученном, отожженном и повторно облученном. Были получены данные по химическому составу ферритной матрицы, а также 3D изображения структурных особенностей (кластеров, мелких карбидов и т.д.). Эксперименты показали формирование мелких (примерно 2 нм) кластеров, обогащенных Cu, Si, Ni, Mn, P в процессе облучения. распад этих кластеров происходит в процессе отжига с формированием новых, более крупных (примерно 5 нм) кластеров из чистой Сu с последующим формированием Р-обогащенных зон на второй стадии облучения с незначительными изменениями в более крупных Cu-кластерных структурах в рамках изучаемого интервала флюенса повторного облучения. Предполагается, что Р-обогащенные зоны играют важную роль в упрочнении ферритной матрицы в процессе повторного облучения. Результаты демонстрируют существенное обеднение матрицы Р под облучением. Этот процесс может оказывать влияние на радиационно-обусловленную сегрегацию границ зерна Р в основном материале бака ВВЕР-440. Уровень сегрегации был вычислен при помощи модифицированной модели McLean. Результаты демонстрируют хорошее соответствие с экспериментальными данными, полученными оже-электронной спектроскопией.

Матеріал, вирізаний з темплетів зварного металу ВВЕР-440, було досліджено за допомогою APFIM у трьох станах: опроміненому, опроміненому та відпаленому, опроміненому, відпаленому та вторинно опроміненому. Були отримані дані по хімічному складу ферітної матриці, а також 3D зображення структурних особливостей (кластерів, малих карбідів та інших). Експерименти показали формування малих (біля 2 нм) кластерів, збагачених Cu, Si, Ni, Mn, P під дією опромінення. розпад цих кластерів при відпалі з формуванням нових, більших за розміром (приблизно 5нм) кластерів практично із чистої Cu з подальшим формуванням Р-збагачених зон на другому етапі опромінення з незначними змінами в структурі крупніших Cu-кластерів у діапазоні флюенсу вторинного опромінення. Р-збагачені зони відіграють важливу роль у зміцненні ферітної матриці під дією повторного опромінення. Отримані результати демонструють суттєве збідніння матриці на Р під впливом опромінення. Цей процес може впливати на радіаційно-індуковану сегрегацію границь зерен Р в основному матеріалі баку реактора ВВЕР-440. Рівень сегрегації було розраховано за допомогою модифікованої моделі МсLеan. Отримані результати показують відповідність з експериментальними даними, отриманими оже- електронною спектроскопією.

The material cut out of templets of WWER-440 weld metal was investigated by APFIM in three conditions: irradiated; irradiated and annealed; irradiated, annealed and re-irradiated. Data on the chemical content of ferrite matrix as well as 3D images of structural features (clusters, small carbides etc) were obtained. The experiments showed the formation of small (about 2 nm) clusters enriched by Cu, Si, Ni, Mn, P during irradiation, the decay of these clusters during annealing with the formation of new bigger (about 5 nm) almost pure Cu clusters and subsequent formation of P-enriched zones during the second stage of irradiation with no remarkable changes in the bigger Cu-clusters structure within the considered re-irradiation fluence range. The P-enriched zones are supposed to play an important role in the ferrite matrix hardening during re-irradiation. The results demonstrated the significant exhaustion of matrix by P under irradiation. This process could have an influence of radiation-induced grain boundary segregation of P in the base material of WWER-440 pressure vessel. The level of the segregation was calculated using the modified McLean model. The results showed the qualitative agreement with experimental data obtained by Auger electron spectroscopy.