Микроструктура ферритно-мартенситной стали, имплантированной ионами криптона

Приведены результаты исследования развития микроструктуры ферритно-мартенситной стали типа Х12, облученной в вакууме около 7 ⋅ 10^-4 Па ионами ⁸⁴Kr¹⁵⁺ с энергией 300 кэВ до флюенса 1 ∙ 10²¹ м^-2 при 350 °С. Эксперимент проведен применительно к хранению отработавшего ядерного топлива (ОЯТ), в оболочку твэла которого были внедрены газообразные продукты деления. Установлено, что независимо от исходного состояния образца (штатная термообработка – нормализация с последующим высоким отпуском либо отжиг при 350 °С в течение 70 ч после штатной термообработки) при имплантации криптона развивается примерно одинаковая микроструктура – формируется газовая пористость, особенности развития которой изучены вдоль пробега внедряемых ионов (атомов) путем вырезания фольг для просвечивающего электронного микроскопа перпендикулярно облученной поверхности. Обнаружено окисление поверхности стали в процессе облучения вследствие баллистического эффекта (“вбивание” атомов кислорода в образец налетающими ионами вследствие недостаточно глубокого вакуума в области мишени), поскольку необлученная сторона образца при выдержке в течение 70 ч при 350 °С не окислилась. Оценка степени максимального газового распухания в облученном слое показала, что она не превышает 0.5%. На основании полученных экспериментальных результатов сделан вывод о том, что при хранении ОЯТ в штатных условиях не должны возникать значимые напряжения в оболочках отработавших твэлов за счет газового распухания.