Long-term high-temperature exposure effects on mechanical properties and structure of the 42XNM alloy after neutron irradiation in the VVER-1000. Part 1. Mechanical tests

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The paper presents the results of mechanical tests of ring specimens made of the 42XNM alloy after irradiation as part of the control and protection system of the VVER-1000 reactor to a damaging dose of ~12 dpa at a temperature of ~350°C and subsequent isothermal annealings in the temperature range of 400– 1150°C (heating and holding for ~2 h). A model was constructed and validated by the finite element method, it describes the mechanical characteristics of irradiated and non-irradiated samples from the 42XNM alloy during tests in the temperature range from 500 to 1000°C. The model was used to plot the temperature dependences of the maximum local plastic deformation and the yield strength of the material under study.

About the authors

B. A. Gurovich

National Research Center “Kurchatov Institute”

Author for correspondence.
Email: Frolov_AS@nrcki.ru
Dr Sc (Eng) 1 Akademika Kurchatova Square, 123182 Moscow, Russian Federation

A. S. Frolov

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: Frolov_AS@nrcki.ru
Cand Sc (Eng) 1 Akademika Kurchatova Square, 123182 Moscow, Russian Federation

E. A. Kuleshova

National Research Nuclear University MEPhI

Email: Frolov_AS@nrcki.ru
Dr Sc (Eng) 31 Kashirskoe shosse, 115409 Moscow, Russian Federation

I. V. Fedotov

National Research Center “Kurchatov Institute”

Email: Frolov_AS@nrcki.ru
1 Akademika Kurchatova Square, 123182 Moscow, Russian Federation

References

  1. Gurovich , B.A., Frolov, A.S., Kuleshova , E.A., Maltsev, D.A., Safonov, D.V., Microstructural evolution of the 42XNM alloy during a severe accident (LOCA), J. Nucl. Mater., 2022, V. 561, p. 153535.
  2. Ward , J.T., Witter, J.K., Angeliu , T.M., Assessing the effects of radiation damage on Ni-base alloys for the prometheus space reactor system, J. Nucl. Mater., 2007, V. 366, No 1-2, pp. 223-237.
  3. Solonin , M.I., Alekseev, A.B., Kazennov, Y.I., Khramtsov. V.F., Kondra t’ev, V.P., Krasina , T.A., Rechitsky, V.N., Stepankov, V.N., Votinov, S.N., XHM-1 alloy as a promising structural material for water-cooled fusion reactor components, J. Nucl. Mater., 1996, V. 233-237, Part 1, pp. 586- 591.
  4. Solonin , M.I., et al., Cr-Ni alloys for fusion reactors, J. Nucl. Mater., 1998, V. 258-263, Part 2, pp. 1762-1766.
  5. 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. Technol., 2020, V. 52, No 6, pp. 1213-1221.
  6. Gurovich , B.A., Frolov, A.S., Kuleshova , E.A., Maltsev, D.A., Safonov, D.V., Fedotova , S.V., Kochkin , V.N., Panferov, P.P., Structural evolution features of the 42XNM alloy during neutron irradiation under VVER conditions, J. Nucl. Mater., 2021, V. 543, pp. 152557.
  7. Razumovskiy, V.I., Lozovoi, A.Y., Razumovskii, I.M., First-principles-aided design of a new Ni-base superalloy: Influence of transition metal alloying elements on grain boundary and bulk cohesion, Acta Mater., Acta Materialia Inc., 2015, V. 82, pp. 369-377.
  8. Frolov, A.S., Fedotov, I.V., Gurovich , B.A., Evaluation of the true-strength characteristics for isotropic materials using ring tensile test, Nucl. Eng. Technol. Elsevier, 2021, V. 53, No 7, pp. 2323-2333.
  9. Kleemola , H.J., Nieminen , M.A., On the strain-hardening parameters of metals, Metall. Trans., 1974, V. 5, pp. 1863-1866.
  10. Walley, S.M., The Effect of Temperature Gradients on Elastic Wave Propagation in Split Hopkinson Pressure Bars, J. of Dyn. Behav. of Mater., Springer International Publishing, 2020, V. 6, No 3, pp. 278-286.
  11. Barsoum I., Al Ali, K.F., Development of a method to determine the transverse stress-strain behaviour of pipes, Procedia Eng., 2015, V. 130, pp. 1319-1326.
  12. Nindiyasari, F., Pi erick , P., Boomstra , D., Pandit, A., Ring tensile test of reference zircaloy cladding tube as a proof of principle for hotcell setup, Proc.TopFuel-2018 Conf., Prague, Czech Repuublic, 2018.
  13. Campitelli, E., Assessment of mechanical properties in unirradiated and irradiated zircalloys and steels with non-standard tests and finite element calculations, Thesis No 3304, EPFL, Lausanne, 2005.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

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».