Исследования радиационной стойкости конструкционных материалов в интересах решения задач ядерной энергетики. Этап 2020 года (п.6.3.3)

Проведены комплексные исследования облученных материалов оболочек твэлов и пэлов после воздействия повышенных температур и напряжений. Показано, что в оболочках твэлов из сплавов циркония после испытаний на ползучесть не происходит изменения химического состава, среднего размера и объемной плотности глобулярных выделений β-Nb, фаз типа Zr-Nb, а также фаз Лавеса Zr(Nb,Fe)2 и мелкодисперсных фаз на основе ниобия. В случае наличия упорядочения (образования двумерных периодических структур) мелкодисперсных выделений после нейтронного облучения, данные структуры сохраняются и при испытаниях на ползучесть. при испытаниях на ползучесть происходит отжиг дислокационных петель – увеличение их среднего размера с одновременным снижением объемной плотности, а также формирование в основном винтовых дислокаций с вектором Бюргерса 〈112 ̅0〉, с последующим скольжением вдоль призматических плоскостей типа {101 ̅0}. Образцы из электролитического циркония в целом демонстрируют большую стойкость к процессу ползучести по сравнению с образцами из губчатого циркония, что, по-видимому, связано с большей плотностью глобулярных выделений β-Nb в состоянии после облучения в составе ТВС в случае электролитического циркония. Исследования материалов оболочек пэлов после отжигов в диапазоне температур (400-1200)°С с последующей закалкой в воду показали, что наблюдаемое при механических испытаниях в диапазоне температур (600-800)°С снижение пластичности обусловлено образованием грубых выделений α-Cr и формированием зон прерывистого распада, начинающегося в области границ аустенитных зерен, что усугубляется различиями в коэффициентах термического расширения образующихся фаз и матрицы, а также образованием гелиевой пористости на межфазных границах и границах зерен. Кроме того, на основании проведенных структурных исследований и механических испытаний можно сделать вывод о том, что хромоникелевый сплав удовлетворяет текущим требованиям по уровню остаточной пластичности, предъявляемым к оболочкам тепловыделяющих элементов водо-водяных энергетических реакторов.