Simulation of Stainless Ferritic-Martensitic and Austenitic Steel Hardening After Irradiation in Ion Accelerator. Part 2: Development of a Methodology for Determining the Ion Mode Irradiation of Austenitic Steels

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A methodology for determining the irradiation mode for ferritic-martensitic steels at ion accelerator has been developed and experimentally substantiated, providing radiation hardening of these steels, identical to that realized under neutron irradiation. The change in Vickers microhardness is used as a measure of radiation hardening. The paper presents the results of a study of radiation-induced changes in the microhardness of austenitic steels 08Kh18Н10Т and 08Kh16Н20М2Т irradiated in reactors SM-3, VVER-440, BOR-60, SM-3 + BOR-60 to damaging doses of 10.2–33.7 dpa in the interval of temperatures 60–500°C. A study of radiation-induced changes in microhardness in a wider range of irradiation temperatures, post-irradiation annealing of irradiated steels was carried out in the range from 400 to 600°C, simulating irradiation at temperatures equal to annealing temperatures. Data are presented on radiation-induced changes in microhardness after irradiation in the ion accelerator of the State Scientific Center of the Russian Federation – Institute for Physics and Power Engineering named after A.I. Leypunsky (IPPE) with Ni+4 ions and He+ ions up to concentrations of 0–7 appm/dpa at damaging doses of 13–30 dpa and temperatures of 300–650°. A transition function has been established that connects the irradiation of temperatures during neutron and ion irradiation at a given damaging dose, ensuring the same radiation hardening of austenitic steels.

About the authors

B. Z. Margolin

NRC “Kurchatov Institute” – CRISM “Prometey”

Author for correspondence.
Email: mail@crism.ru
Dr Sc. (Eng) 49 Shpalernaya St, 191015 St Petersburg, Russian Federation

A. A. Sorokin

NRC “Kurchatov Institute” – CRISM “Prometey”

Email: mail@crism.ru
Cand Sc. (Eng) 49 Shpalernaya St, 191015 St Petersburg, Russian Federation

L. A. Belyaeva

NRC “Kurchatov Institute” – CRISM “Prometey”

Email: mail@crism.ru
Cand Sc. (Eng) 49 Shpalernaya St, 191015 St Petersburg, Russian Federation

References

  1. Физическое материаловедение: Учебник для вузов. Т. 4: Физические основы прочности. Радиационная физика твердого тела. Компьютерное моделирование / Под общей ред. Б. А. Калина. – М.: МИФИ, 2008. – 696 с.
  2. Garner, F.A ., Radiation Damage in Austenitic Steels, Comprehensive Nuclear Materials, Amsterdam: Elsevier, 2012, V. 4, pp. 33–95.
  3. Вас Гэри С. Основы радиационного материаловедения. Металлы и сплавы. – М.: Техносфера, 2014. – 992 с.
  4. Fukuya, K. , Current understanding of radiation-induced degradation in light water reactor structural materials, Journal of Nuclear Science and Technology, 2013, No 50 (3), pp. 213–254.
  5. Курсевич И. П., Марголин Б. З., Прокошев О. Ю., Кохонов В. И . Механические свойства аустенитных сталей при нейтронном облучении: влияние различных факторов // Вопросы материаловедения. – 2006. – № 4 (48). – C. 55–68.
  6. Сорокин А. А., Марголин Б. З., Курсевич И. П., Минкин А. И., Неустроев В. С., Белозеров С. В . Влияние нейтронного облучения на механические свойства материалов внутрикорпусных устройств реакторов типа ВВЭР // Вопросы материаловедения. – 2011. – № 2 (66). – C. 131–152.
  7. Марголин Б. З., Сорокин А. А . Прогнозирование влияния нейтронного облучения на характеристики вязкого разрушения аустенитных сталей // Вопросы материаловедения. – 2012. – № 1 (69). – C. 126–147.
  8. Влияние радиационного распухания и особенностей деформирования на процессы разрушения облученных аустенитных сталей при статическом и циклическом нагружении. Часть 1. Пластичность и трещиностойкость / Б. З. Марголин, А. А. Сорокин, В. А. Швецова и др . // Вопросы материаловедения. – 2016. – № 3 (87). – C. 159–191.
  9. К вопросу о радиационном распухании и радиационном охрупчивании аустенитных сталей. Часть II. Физические и механические закономерности охрупчивания // Б. З. Марголин, И. П. Курсевич, А. А. Сорокин и др.// Вопросы материаловедения. – 2009. – № 2(58). – С. 99–111.
  10. Марголин Б. З., Пирогова Н. Е., Сорокин А. А., Кохонов В. И . Исследование механизмов коррозионного растрескивания под напряжением облученных аустенитных хромоникелевых сталей, используемых для внутрикорпусных устройств реакторов типа ВВЭР и PWR // Вопросы материаловедения. – 2020. – № 2 (102). – C. 174–199.
  11. Logan, H.L. , Stress Corrosion of Metals , John Wiley & Sons Inc., 1967.
  12. Gusev, M.N., Maksimkin, O.P., Toktogulova, D.A ., A new physical phenomenon in highly irradiated stainless steels – waves of plastic deformation – and its practical use, Bulletin of the NNC of the Republic of Kazakhstan, 2008, Is. 4, pp. 27–33.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).