Разработка технологии продления срока службы теплостойких сталей, эксплуатируемых длительное время в экстремальных условиях в составе ответственных конструкций, на основе усовершенствования комплексной методики аттестации эксплуатационных свойств, обусловленных формированием и трансформацией наноструктуры в процессе облучения

В работе проведен анализ научно-технической литературы и технической документации. Рассмотрены вопросы, относящиеся к изготовлению малоразмерных образцов из корпусных сталей для механических испытаний, проведению испытаний на ударный изгиб и вязкость разрушения. Кроме того, рассмотрены результаты испытаний и проведено обоснование использования малоразмерных образцов для определения критической температуры хрупкости материалов корпусов атомных реакторов.
  Рассмотрены методические аспекты исследования и аттестации наноструктуры материалов, включая исследования эволюции наноструктуры материалов под воздействием облучения. Обсуждены возможности и показана перспективность использования имеющихся уникальных экспериментальных установок синхротронного источника и исследовательского реактора для исследования и аттестации радиационно-индуцированной эволюции наноструктуры корпусных сталей.
  Проанализированы имеющиеся экспериментальные данные и существующие литературные источники, относящиеся к возможности проведения восстановительных отжигов и сделаны выводы о перспективности проведения восстановительных отжигов для продления ресурса проблемных корпусов реакторов ВВЭР- 1000 с повышенным содержанием никеля в материале сварных швов. При этом показано, что восстановительные отжиги способствуют снижению темпа радиационного охрупчивания при повторном после отжига облучении, что свидетельствует о том, что ресурс корпусов реакторов ВВЭР-1000 при повторном облучении может превысить их ресурс при первичном облучении. Это утверждение должно быть проверено в ходе выполнения работ по Проекту.
  Сделан анализ обеспечения необходимых условий для использования облучательных устройств с целью проведения представительных ускоренных испытаний образцов корпусных сталей для оценки их поведения в результате повторного облучения после восстановительных отжигов. Проведено расчетное определения параметров нейтронного поля в ячейках отражателя реактора ИР-8, который в дальнейшем будет использоваться для реализации повторного ускоренного облучения. Определены направления и возможности усовершенствования метода повторного облучения с контролируемыми параметрами для воспроизведения длительного облучения материалов корпусов реакторов.

В работе проведено изучение закономерности изменения склонности к охрупчиванию конструкционной стали типа 15Х2НМФА-А, в т.ч в сварных швах, вследствие длительных термических воздействий (в интервале температур обратимой отпускной хрупкости) на основе развитых средств и методов наблюдения и измерения разрушения.
В рамках данного этапа работы отработана методика термических воздействий на образцы, обеспечивающая имитацию условий эксплуатации с учётом требований Заказчика. Проведена термическая выдержка образцов основного металла и сварного шва по выбранным режимам. Отлажена методика измерения геометрии ударных образцов с целью последующего накопления статистики данных, необходимых для объективного сопоставления неоднородности геометрии образцов и вязкости. В соответствии с требованиями нормативных документов (РД ЭО 0598-2004) проведены пробные сериальные ударные испытания на образцах типа Шарпи и оценены все необходимые характеристики. Изучено строение изломов ударных макро образцов (на дне макрохрупкого квадрата). Проведены патентные исследования
На данном этапе проведены также работы по подготовке КЦСИиНТ к проведению исследований по выполняемому Государственному контракту

2.1.Отрабона методика рентгеноструктурных и адсорбционных измерений на модельных образцах корпусной стали на источнике синхротронного излучения.
2.2. Проведен анализ возможностей существующих на реакторе ИР-8 экспериментальных дифракционных и малоугловых установок ДИСК и СТОИК для определения характеристик наноразмерных выделений в сталях на монохроматическом и фильтрованном нейтронном излучении.
2.3. Проведены механических испытаний и проведен анализ результатов образцов-свидетелей.
2.4. Изготовлены малоразмерные образцы облученных корпусных сталей для механических испытаний. Проведены испытания на ударный изгиб и вязкость разрушения образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений, облученных потоком быстрых нейтронов. Проведен анализ результатов испытаний на ударный изгиб и вязкость разрушения образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений, облученных потоком быстрых нейтронов
2.5. Подготовлены образцы, проведены восстановительные отжиги образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений, облученных потоком быстрых нейтронов. Проведен комплекс механических испытаний стали после различных режимов восстановительного отжига.
Обоснована устойчивость восстановления свойств при использовании выбранного режима отжига при изменении температуры и продолжительности отжига в технически допустимых пределах
2.6. Усовершенствованы методы ускоренного облучения с контролируемыми параметрами для воспроизведения условий длительного облучения
2.7. Изготовлены и аттестованы облучательные устройства (2 шт.) для повторного облучения образцов
2.8. Изготовлены и исследованы изменения свойств экспериментальных образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений (1-е облучательное устройство) при облучении и после восстановительного отжига потоком быстрых нейтронов с плотностью на порядок ниже, чем по пункту 1.3 до флюенса быстрых нейтронов, позволяющего обосновать продление проектного срока службы на 15-30 лет
2.9. Проведено расчетно-экспериментальное определение параметров нейтронного поля в ячейках отражателя реактора
2.10. Исследована температурная зависимость отпускной хрупкости низколегированных сталей
2.11. Исследованы изменения характеристик наноструктуры облученных и отожженных материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000.

1.Разработаны физически обоснованные модели радиационного охрупчивания материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000.
2. Исследованы изменения свойств экспериментальных образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений при облучении и после восстановительного отжига потоком быстрых нейтронов с «высокой» плотностью до флюенса быстрых нейтронов, позволяющего обосновать продление проектного срока службы на 15-30 лет.
3.Извлечено 2-ое облучательное устройство и установлено в бассейн - хранилище для выдержки.
Исследовано изменение свойств экспериментальных образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений при облучении и после восстановительного отжига потоком быстрых нейтронов с пониженной плотностью до флюенса быстрых нейтронов, позволяющего обосновать продление проектного срока службы на 15-30 лет.
4. Изготовлены малоразмерные образцы облученных корпусных сталей для механических испытаний. Проведены испытания на ударный изгиб образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений, облученных потоком быстрых нейтронов с «высокой» плотностью потока быстрых нейтронов.
5. Исследовано изменений характеристик наноструктуры отожженных и повторно ускоренно облученных с «высокой» плотностью потока быстрых нейтронов материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000.
6. Разработаны методы повышения контраста для обнаружения медных выделений в сталях с помощью установки малоуглового рассеяния нейтронов. Созданы новые измерительные моды и проведены тестовые эксперименты на этой установке.
7. Исследованы изменения свойств образцов стали 15Х2НМФАА и ее сварных соединений путем проведения измерений в широком диапазоне на источнике синхротронного излучения с использованием методик, чувствительных к наличию радиационных дефектов (преципитатов и др.) на образцах исходной, облученной, отожженной и повторно облученной стали.
8. Разработаны РТД на технологию продления срока службы теплостойких сталей.
9. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.
10. Составлен промежуточный отчет.

Изготовлены опытные малоразмерные образцы облученной стали 15Х2НМФАА для предварительных испытаний. Проведены предварительные испытания малоразмерных образцов облученных стали 15Х2НМФАА. Проведено исследование изменений характеристик наноструктуры отожженных и повторно ускоренно облученных с различной плотностью потока быстрых нейтронов материалов корпусов реакторов ВВЭР-1000, проведены измерения на источнике синхротронного излучения с использованием методик, чувствительных к наличию радиационных дефектов (преципитатов и др.) на образцах исходной, облученной, отожженной и повторно облученной стали с блоков Балаковской и Калининской АЭС, а так же проведен анализ температурной зависимости отпускной хрупкости низколегированных сталей, обработка образцов на отпускную хрупкость. Определена эффективность восстановительного отжига для материала сварных швов и основного металла блока 1 Балаковской и блока 1 Калининской АЭС по результатам комплексной аттестации материалов.

Проведен анализ результатов исследований образцов-свидетелей. Разработана методика комплексной аттестации состояния материалов образцов-свидетелей и образцов-свидетелей, подвергнутых восстановительным отжигам и повторно облученных с использованием источника нейтронов. Изготовлены опытные малоразмерные образцы облученных стали 15Х2НМФАА для приёмочных испытаний. Проведены приёмочные испытания малоразмерных образцов облученных стали 15Х2НМФАА.Проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96. Подготовлена и подана заявка на выдачу патента на изобретение № 2009136468 от 2 октября 2009г. «Способ восстановления физико-механических свойств металла корпусов реакторов ВВЭР-1000». Составлен заключительный научно-технический отчет.