Assessment of plasticity and damage of material of fuel element shells irradiated with fast neutrons

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Mechanical tests of ring samples cut from the lower, central and upper sections of two fuel rods irradiated in the BN-600 reactor were carried out. Using the analysis of the stress-strain state, the values of the destructive stress and the degree of shear deformation accumulated before fracture were obtained, and a quantitative assessment of the damage to the fuel element shell material was performed. The microstructure was additionally investigated. It is shown that with the forged structure and sufficient plasticity reserve, the damage of the irradiated fuel element shell material is at a satisfactory level.

Sobre autores

R. Karagergi

Research Institute of Nuclear Materials JSC

Email: karagergi_rp@irmatom.ru
Zarechnyi, Sverdlovsk region, 624250 Russia

I. Portnykh

Research Institute of Nuclear Materials JSC

Zarechnyi, Sverdlovsk region, 624250 Russia

A. Konovalov

Institute of Engineering Science, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Ekaterinburg, 620049 Russia

S. Baranova

Research Institute of Nuclear Materials JSC

Zarechnyi, Sverdlovsk region, 624250 Russia

A. Kozlov

M.N. Mikheev Institute of Metal Physics, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Ekaterinburg, 620108 Russia

Bibliografia

  1. Garner F.A. Radiation Damage in Austenitic Steels // Comprehensive Nucl. Mater. 2012. V. 4. P. 33–95.
  2. Козлов А.В. Действие нейтронного облучения на металлы при различных температурах и возможность самоорганизации протекающих при этом процессов // Физика ялементарных яастиц и ятомного ядра. 2006. Т. 37. № 4. С. 1110–1150.
  3. Козлов А.В. Радиационные дефекты в аустенитных сталях при нейтронном облучении и их влияние на физико-механические свойства // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 2011. № 1. С. 196–210.
  4. Неустроев В.С. Закономерности низкотемпературной радиационной поврежденности аустенитных сталей. Димитровград: АО "ГНЦ НИИАР", 2023. 168 с.
  5. Гордеев С.С., Сорокин А.П. Влияние различных факторов на формирование температурного поля активной зоны реакторов на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем в процессе кампании // ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы. 2018. Вып. 2. С. 2–22.
  6. Поролло С.И., Конобеев Ю.В., Шулепин С.В. Анализ поведения оболочек твэлов БН-600 из стали 0Х16Н15М3БР при высоком выгорании топлива // Ат. энергия. 2009. Т. 106. № 4. С. 188–194.
  7. Чуев В.В., Митюрев К.В., Коновалов И.И. Выявление факторов ускоренного накопления повреждений в оболочках твэлов, облученных в реакторе БН-600, неразрушающими методами контроля // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 2011. № 2. С. 171–180.
  8. Баканов М.В., Мальцев В.В., Ошканов Н.Н., Чуев В.В. Основные результаты контроля работоспособности твэлов с оболочками из аустенитных сталей нового поколения // Изв. Вузов. Яд. энергетика. 2011. № 1. С. 187–195.
  9. Коновалов И.И., Митюрев К.В., Попов В.В., Ганина С.М. Оценка остаточного ресурса оболочек тепловыделяющих элементов реактора БН-600 из аустенитной стали ЧС-68 // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 2012. № 1. С. 149–158.
  10. Arsene S., Bai J. A New Approach to Measuring Transverse Properties of Structural Tubing by a Ring Test // JTE. 1996. V. 24. No. 6. P. 386–391.
  11. Grigoriev V., Jakobsson R., Josefsson B., Schrire D. Advanced techniques for mechanical testing of irradiated cladding materials // IAEA. 2002. P. 187–193.
  12. Cohen A.B., Majumdar S., Ruther W.E., Billone M.C., Chung H.M., Neimark L.A. Modified ring stretch tensile testing of Zr–1Nb cladding // Argonne National Laboratory. 1997. 19 p.
  13. Леонтьева-Смирнова М.В., Калин Б.А., Морозов Е.М., Костюхина А.В., Федотов П.В., Такташев Р.Н. Методические особенности испытаний на растяжение кольцевых образцов // Физика и химия обр. материалов. 2019. № 6. С. 62–71.
  14. Леонтьева-Смирнова М.В., Измалков И.Н., Валитов И.Р., Лошманов Л.П., Костюхина А.В., Федотов В.П., Мурзаханов Г.Х., Басканов А.В. Определение предела текучести стали ЭК-181 при испытании на растяжение кольцевых образцов // Заводская лаборатория. Диагностика Материалов. 2016. Т. 82. № 10. С. 56-61.
  15. Karagergi R.P., Evseev M.V., Kozlov A.V. Distribution of plastic deformation along the perimeter of circular specimen of thin-wall fuel-element cladding during its expansion // Mat. Phys. Mech. 2021. Т. 47. No. 1. P. 74–88.
  16. Gurovich B.A., Frolov A.S., Fedotov I.V. Improved evaluation of ring tensile test ductility applied to neutron irradiated 42XNM tubes in the temperature range of (500-1100)°C // Nucl. Eng. Tech. 2020. V. 52. P. 1213–1221. https://doi.org/10.1016/j.net.2019.11.019
  17. Desquines J., Koss D.A., Motta A.T., Cazalis B., Petit M. The issue of stress state during mechanical tests to assess cladding performance during a reactivity-initiated accident (RIA) // JNM. 2011. V. 412. No. 2. P. 250–267
  18. Karagergi R.P., Konovalov A.V., Kozlov A.V. Verification of Plastic Strain Values During Ovalization of a Ring Specimen from a Fuel Element Shell of a Fast Neutron Reactor // Diagn. Res. Mech. Mat. Struct. 2024. No. 5. P. 117–129. https://doi.org/10.17804/2410-9908.2024.5.117-129
  19. Frolov A.S., Fedotov I.V. Comparison of Ring Tension and Compression Test Results for Materials with Low Ductility // Diagn. Res. Mech. Mat. Struct. 2024. No. 6. P. 62–90. https://doi.org/10.17804/2410-9908.2024.6.062-090
  20. Карагерги Р.П., Коновалов А.В., Евсеев М.В., Козлов А.В. Построение диаграммы деформационного упрочнения для анализа напряженно-деформированного состояния материала оболочки твэла // Деформация и разрушение материалов. 2023. № 4. С. 24–31. https://doi.org/10.31044/1814-4632-2023-4-24-31
  21. Karagergi R.P., Kozlov A.V., Yarkov V.Yu., Pastukhov V.I., Barsanova S.V., Churyumova T.A., Mitrofanova N.M., Leont’eva-Smirnova M.V. Microstructure of Fracture Surfaces after Radial Compression of Annular Specimens Made of Cladding Austenitic Steel Exposed to Damaging Dose above 100 dpa // Phys. Met. Metal. 2024. V. 125. No. 6. P. 665–672. https://doi.org/10.1134/S0031918X2460043X
  22. Бобков В.П., Блохин А.И., Румянцев В.Н., Соловьёв В.А., Тарасиков В.П. Справочник по свойствам материалов для перспективных реакторных технологий. Том 5. Свойства реакторных сталей и сплавов / Под общей ред. д-ра техн. наук, проф. В.М. Поплавского. М.: ИздАТ, 2014. 584 с.
  23. Коновалов А.В., Партин А.С. Программа конечно-элементного моделирования растяжения овального образца на полуцилиндрических опорах. Екатеринбург, ИМАШ УрО РАН. Свид. № 2020612158. 2020.
  24. Ладейщиков К.М., Карагерги Р.П., Козлов А.В. Определение упругих характеристик нержавеющих аустенитных и ферритомартенситных сталей / Уральская школа молодых металловедов: сборник статей XXII Международной научно-технической Уральской школы-семинара металловедов — молодых ученых. Екатеринбург: Изд. дом “Ажур”, 2023. С. 396–400.
  25. Колмогоров В.Л., Богатов А.А., Мигачев Б.А., Зудов Е.Г., Фрейдензон Ю.Е., Фрейдензон М.Е. Пластичность и разрушение. М.: Металлургия, 1977. 336 с.
  26. Портных И.А., Козлов А.В. Сравнительные исследования пористости, сформировавшейся в материале оболочек твэлов из стали ЧС68, изготовленных по технологии ПНТЗ и усовершенствованной технологии МСЗ, после эксплуатации в реакторе БН-600 // Изв. вузов. Ядерная энергетика. 2011. № 1. С. 231–239.
  27. Portnykh I.A., Kozlov A.V., Iainbaev A.R. Development of Radiation Porosity in Austenitic EK164-ID c.d. Steel Irradiated at 715–815 K to Damage Doses of 72–92 dpa // Russian Metallurgy (Metally). 2021. V. 2021. No. 3. Р. 290–296.
  28. Портных И.А., Панченко В.Л., Устинов А.Е., Козлов А.В. Эволюция микроструктуры стали типа 16Cr-19Ni при облучении в зоне малого обогащения реактора на быстрых нейтронах. Формирование и развитие радиационной пористости // ФММ. 2025. № 1. С. 98–109.
  29. Панченко В.Л., Портных И.А., Устинов А.Е. Эволюция микроструктуры стали типа 16Cr-19Ni при облучении в зоне малого обогащения реактора на быстрых нейтронах. Влияние условий нейтронного облучения на структурно-фазовое состояние // ФММ. 2025. № 2. С. 110–122.
  30. Козлов А.В., Портных И.А., Блохин А.И., Блохин Д.А., Демин Н.А. Зависимость критического диаметра зародыша пор в аустенитной стали ЧС-68 от температуры нейтронного облучения в модели образования гелий-вакансионных пузырьков // Физика и химия обр. материалов. 2012. № 1. С. 16–22.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».