Исследование влияния наводороживания на структуру и характер разрушения циркониевых сплавов типа Э110 и Э635 при растяжении

В настоящее время одной из актуальных задач атомной энергетики является продление срока службы и повышение эффективности работы действующих реакторов и реакторов нового поколения за счет обеспечения более полного выгорания ядерного топлива и увеличения длительности топливных кампаний.

Основными конструкционными материалами, которые применяется для изготовления оболочек ТВЭЛов - наиболее ответственных элементов тепловыделяющих сборок (ТВС) атомных реакторов, являются циркониевые сплавы различного химического состава.

Во время эксплуатации ТВЭЛов в результате взаимодействия оболочек с теплоносителем происходит их наводороживание, в результате чего в структуре сплавов образуются гидриды. Под действием внутреннего растягивающего напряжения гидриды могут разрушаться и образовывать трещины, в результате чего оболочки ТВЭЛов теряют свою пластичность. Это может привести к преждевременному выходу ТВЭЛов из строя.

В работе исследовались образцы из циркониевых сплавов типа Э110 и Э635 в рекристаллизованном и частично рекристаллизованном состоянии с содержанием водорода до 1900 ppm, испытанные на растяжение в интервале температур от 20 до 450 °С.

Количественный анализ гидридной фазы на металлографических шлифах и фрактографический анализ вторичных трещин в изломе, проводился в программной среде Image Expert Pro 3 по фотографиям структуры и изломов, полученных на оптическом микроскопе Carl Zeiss Axiovert 40 MAT и сканирующем электронном микроскопе JSM –6610 LV (JEOL) при различном увеличении.

Определены размеры, плотность гидридов и вторичных трещин на образцах циркониевых сплавов в полностью и частично рекристаллизованном состоянии с различным содержанием водорода.

Проанализирован характер изменения изломов при увеличении степени содержания водорода в сплавах, установлены корреляционные зависимости между параметрами структуры и изломов.     

Научный руководитель: доц., к.т.н. Белов В.А.