Reaktoriaus vidinių komponentų dilimui atsparių plokščių įtempių korozijos įtrūkimą įtakojantys veiksniai
Reaktoriaus vidinės dalys yra pagrindinė branduolinių elektrinių įranga. Jie atlieka pagrindinius komponentus palaikyti ir pritvirtinti. Jie yra tiesiogiai susiję su reaktoriaus eksploatavimo sauga ir efektyvumu ir yra labai svarbūs užtikrinant reaktoriaus sistemos saugą ir patikimumą. Vidiniai reaktoriaus komponentai daugiausia pagaminti iš austenitinių dilimui atsparių plokščių, turinčių gerą atsparumą korozijai. Tačiau branduolinio reaktoriaus veikimo sąlygomis dilimui atsparios plokštės, veikiančios atšiauriomis sąlygomis, pvz., stipria neutronų spinduliuote ir aukštos temperatūros vandens korozija, yra linkusios į stresą. Aplinkai jautrūs lūžiai, kuriuos sudaro korozijos įtrūkimai (SCC) ir radiacijos pagreitinto įtempių korozijos įtrūkimai (IASCC), tapo svarbiausiomis problemomis, turinčiomis įtakos ilgalaikiam saugiam branduolinės energetikos įrangos veikimui.
Tarptautiniu mastu buvo atlikti išsamūs reaktoriaus vidinių komponentų SCC elgsenos tyrimai. Pavyzdžiui, JAV Elektros energijos tyrimų institutas (CIR projektas) ir Oak Ridge nacionalinė laboratorija (Haldeno reaktoriaus projektas) atliko protonų spinduliuotės modeliavimą dėl neutroninės spinduliuotės žalos reaktoriaus vidaus komponentams ir išanalizavo IASCC mechanizmų poveikį, aplinkos parametrus ir medžiagų cheminiai elementai ant SCC. Poveikio analizė, radiacinio skilimo ir vandenilio trapumo poveikio SCC vertinimas ir kt. Jo tyrimų sritis apima medžiagas, vandens cheminę aplinką, atsiradimo mechanizmą ir kt. Prancūzijos medžiagų senėjimo institutas MAI (projektas INTERNALS) atliko mikrostruktūros ir grūdelių ribos tyrimus. reaktoriaus atsparių dilimui plokščių cheminės sudėties analizė, SCC plyšių korozijos struktūros analizė ir įtakojančių veiksnių analizė. Japonijos branduolinės energijos saugos tarnyba JNES atliko SCC jautrumo, lūžių gedimo mechanizmų ir įtrūkimų augimo greičio tyrimus. Tačiau vietiniai reaktoriaus vidinių komponentų dilimui atsparių plokščių tyrimai yra tik ankstyvoje stadijoje, o buitinių branduolinio tipo nusidėvėjimui atsparių plokščių jautrių SCC veiksnių (ypač IASCC po apšvitinimo) tyrimų yra mažai atlikta aukštos temperatūros vandens aplinkoje. Sudžou šiluminės inžinerijos tyrimų instituto mokslininkai atliko tyrimą dėl buitinio reaktoriaus vidinių komponentų nusidėvėjimui atsparių plokščių SCC įtakos pH vertės ir radiacinės žalos faktorių slėginio vandens reaktoriaus atominės elektrinės imituojamoje pirminės grandinės vandens aplinkoje.
Tyrimams naudojama medžiaga yra austenitinė dilimui atspari plokštė (prancūzų prekės ženklas Z6CND17.12), naudojama atominės elektrinės reaktoriaus komponentų plokščių varžtams, (1060+/-10) laipsnio apdorojimas aukštoje temperatūroje tirpalu, ir vandens aušinimas. Medžiagos takumo riba yra 606 MPa, tempiamasis stipris yra 658 MPa, o takumo ir stiprumo santykis yra 0,92. Tyrimai rodo, kad pH vertė ir radiacinė žala yra svarbūs veiksniai, turintys įtakos SCC dilimui atsparių plokščių, skirtų branduolinio reaktoriaus vidaus komponentams, veikimui.
Palyginti su aukštos temperatūros vandens aplinka, kurios pH yra 7.{2}}, pH vertės 6,4 ir 7,5 sumažins dilimui atsparios plokštės pailgėjimą ir lūžimo laiką. Dėvėjimuisi atsparios plokštės SCC jautrumas yra mažesnis pH 7.{10}} tirpale, kuris yra 3,9 %. Esant pH 6,4 ir 7,5 vandeniniams tirpalams, SCC jautrumas padidėja atitinkamai iki 7,3% ir 15,5%. Tai rodo, kad aukštos temperatūros vandeninio tirpalo pH vertė turi tiesioginės įtakos dilimui atsparios plokštės SCC veikimui, o pH vertė yra svarbus jautrus veiksnys, turintis įtakos SCC veikimui. Pagal anodinio SCC tirpimo modelį H+ rūgštiniame tirpale difunduoja į medžiagos plyšio galiuką. Veikiant mėginiui įtempti, metalo paviršiuje esanti pasyvinimo plėvelė plyšta, o atviras šviežias metalas reaguoja su koroziniu skysčiu ir susidaro SCC įtrūkimai. Dėl korozinio skysčio prasiskverbimo ant abiejų plyšio pusių paviršiuje taip pat susidaro daug duobių. Ši taškinė korozija tampa įtrūkimų šaltiniu ir sukelia mikroįtrūkimus mėginio paviršiuje. Susidarius mikro įtrūkimams, rūgštinis tirpalas susiliečia su šviežiu metalu, taip skatinant plyšio išsiplėtimą. . Šarminio tirpalo aplinkoje, esant lėtam deformacijos greičiui, tirpalas gali visiškai susisiekti su vietiniu plyšio tirpalu, o įtrūkimo antgalio tirpalas taip pat turi pakankamai laiko sąveikauti su plyšio antgalio metalo atomais, todėl įtrūkimo antgalis gali cheminiu ir elektrocheminiu poveikiu. reakcijos vyks sklandžiai, todėl šarminis tirpalas lokaliai susikaupia įtrūkimo viršūnėje, todėl nusidėvėjimui atsparios plokštės SCC pagreitis.
Dėvėjimui atsparią plokštę apšvitinus įkrautomis dalelėmis, dėl švitinimo defektų ir vietinės deformacijos įtakos įtrūkimų atsiradimui atsiranda IASCC reiškinys, o tai žymiai padidina dilimui atsparios plokštės SCC jautrumą. Dėl riboto jonų švitinimo pažeidimo gylio akivaizdžių SSRT lūžių morfologijos pokyčių nepastebėta.
