ODS steel as structral material for high temperature nuclear reactors

Abstract

Oxide dispersed strengthened (ODS) ferritic-martensitic steels are investigated as possible structural material for the future generation of High Temperature Gas Cooled Nuclear Reactors. The Ni based austenitic ODS superalloys are not considered, because of the Ni presence, which is unfavorable under neutron irradiation. ODS-steels are considered to replace other high temperature materials for tubing or structural parts. Interestingly, ODS is also considered as material being used in future fusion applications. The oxide particles serve for interfacial pinning of moving dislocations. Therefore the creep resistance is improved. In case of the usage of these materials in reactor, the behavior under irradiation must be further clarified. In this paper the effects induced by He implantation are investigated. The induced swelling is measured and the mechanical behavior of the irradiated surface is investigated. These first tests are performed at room temperature, where a clear swelling and hardening could be observed.

Окисно дисперговані зміцнені (ОДЗ) феритно-мартенситні сталі досліджуються як можливі конструкційні матеріали для нового покоління високотемпературних ядерних реакторів з газовим охолодженням. Аустенітні ОДЗ-сплави на основі никелю не вивчаються завдяки никелю, присутність якого під дією опромінення небажана. ОДЗ-сталі разглядаються як можливі кандидати на заміну інших високотемпературних матеріалів для вигoтовлення трубопроводів або інших конструкційних вузлів. Цікаво, що ОДЗ-матеріали розглядаються також з точки зору їх можливого використання для майбутнього застосування в термоядерних пристроях. Окисні частки служать як міжфазні пастки для закріплення дислокацій, що рухаються. У разі використання ціх материалів в реакторі їх поведінка під опроміненням повинна вивчатись більш ретельно. В роботі досліджуються ефекти, зумовлені проникненням Не. Вимірюється зумовлене розпухання та механічні характеристики опроміненої поверхні. Ці перші дослідження були виконані при кімнатній температурі, коли можно чітко спостерігати розпухання та зміцнення.

Окисно диспергированные упрочненные (ОДУ) ферритно-мартенситные стали изучались как возможные конструкционные материалы для нового поколения высокотемпературных ядерных реакторов с газовым охлаждением. Аустенитные ОДУ-суперсплавы на базе никеля не рассматривались из-за присутствия никеля, который нежелателен при нейтронном облучении. ОДУ-стали рассматривались как возможные заменители других высокотемпературных материалов для изготовления трубопроводов или других композиционных узлов. Интересно, что ОДУ рассматривается так же, как возможный кандидат для использования в термоядерных устройствах. Окисные частицы служат как межфазные ловушки для закрепления движущихся дислокаций. Поэтому сопротивление ползучести увеличивается. В случае использования этих материалов в реакторе их поведение под облучением должно изучаться более тщательно. В предлагаемой работе исследуются эффекты, обусловленные внедрением Не. Измеряется обусловленное распухание и механические характеристики облученной поверхности. Эти первые испытания были выполнены при комнатной температуре, когда можно явно наблюдать распухание и упрочнение.