Влияние высокодозного нейтронного облучения на изменение физико-механических свойств и микроструктуры реакторных марок бериллия
Диссертация
Получены закономерности изменения механических свойств исследованных марок бериллия после облучения в области флюенсов. нейтронов (0,2−18,0)-1022 см-2 (?>0,1 МэВ). Наблюдается немонотонный характер снижения прочности с увеличением флюенса нейтронов. Максимальное снижение происходит в области флюенсов от нуля до 2−1022 см-2. При максимальных флюенсах нейтронов предел прочности при нулевой… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 1. 1. Применение бериллия в реакторной технике
- 1. 2. Свойства бериллия в исходном состоянии
- 1. 3. Свойства бериллия после облучения
- 1. 3. 1. Радиационно-андуцированное образование дефектов и накопление трансмутированных атомов
- 1. 3. 2. Распухание
- 1. 3. 3. Изменение механических характеристик при облучении
- 1. 4. Выводы по главе
- ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
- 2. 1. Материалы, образцы, изделия
- 2. 2. Облучение образцов и изделий
- 2. 3. Методики материаловедческих исследований
- ГЛАВА 3. РАДИАЦИОННОЕ ОХРУПЧИВАНИЕ И РАЗУПРОЧНЕНИЕ БЕРИЛЛИЯ
- 3. 1. Зависимости механических свойств на растяжение и сжатие бериллия марки ТВ-56 от температуры облучения и флюенса нейтронов
- 3. 2. Влияние композиции и технологии изготовления на степень деградации механических свойств бериллия под облучением
- 3. 3. Зависимость микротвердости от температуры облучения и флюенса нейтронов
- 3. 4. Выводы по главе
- ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОНАКОПЛЕНИЯ И РАСПУХАНИЯ В БЕРИЛЛИИ
- 4. 1. Зависимость содержания гелия в образцах бериллия от флюенса нейтронов
- 4. 2. Зависимость распухания от температуры облучения и флюенса нейтронов
- 4. 3. Изменение параметров элементарной ячейки бериллия при облучении
- 4. 4. Выводы по главе
- ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЙ МИКРОСТРУКТУРЫ БЕРИЛЛИЯ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ
- 5. 1. Исследование микроструктуры бериллия с помощью ТЭМ
- 5. 1. 1. Характеристики микроструктуры облученного бериллия
- 5. 1. 2. Образование дислокационных петель
- 5. 1. 3. Образование пор и газовых пузырьков
- 5. 2. Исследование микроструктуры бериллия с помощью метода оптической металлографии
- 5. 3. Выводы по главе
- 5. 1. Исследование микроструктуры бериллия с помощью ТЭМ
- ГЛАВА 6. ВАРИАНТЫ УВЕЛИЧЕНИЯ СРОКА СЛУЖБЫ БЕРИЛЛИЕВЫХ БЛОКОВ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РЕАКТОРОВ СМ И МИР
- 6. 1. Основные факторы радиационного воздействия на бериллиевые блоки отражателя и замедлителя. опыт эксплуатации бериллиевых блоков в реакторах
- СМиМИР
- 6. 2. Расчет срока службы конструкционных материалов из бериллия в ядерном реакторе
- 6. 3. Пути увеличения срока службы бериллиевых блоков
- 6. 4. Выводы по главе
- ВЫВОДЫ
- ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Список литературы
- Ehrlich, Karl. International strategy for fusion materials development Text. / K. Ehrlich, E.E. Bloom, T. Kondo // Journal of Nuclear Materials. Vol. 283−287. -2000. — P. 79−88.
- Чечёткина, З.И. Поведение металлического бериллия в реакторе СМ-2 Текст. / З. И. Чечеткина, В. П. Гольцев, В. И. Клименков, С. Н. Вотинов, В. А. Цыканов // Атомная энергия. 1970. — Т. 29. -Вып. З.-С. 174−177.
- Chakin, V.P. State of beryllium after irradiation at low temperature up to extremely high neutron doses Text. / V.P. Chakin, I.B. Kupryanov, R.R. Melder // Journal of Nuclear Materials. -Vol. 329−333. 2004. — P. 1347−1352.
- Зеликман, A.H. Металлургия редких металлов Текст. /
- A.Н. Зеликман, Б. Г. Коршунов. М.: Металлургия, 1991. — С. 324.
- Тузов, Ю.В. Бериллий материал ядерной и термоядерной техники Текст. / Ю. В. Тузов, В. А. Горохов, Я. Д. Пахомов,
- B.Н. Пронин // ВАНТ, Сер.: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (93). 2009. — № 2. — С. 124−127.
- Стоев, П.И. Зависимость механических свойств бериллия от параметров горячего изостатического прессования Текст. / П. И. Стоев, И. И. Папиров // ВАНТ, Сер.: Физика и технология конструкционных материалов.- 2000 № 5 — С. 51−55.
- Исследовательские реакторы института и их экспериментальные возможности Текст. / под ред. В. А. Цыканова. Димитровград: НИИАР, 1992.
- Калин, Б.А. Проблемы выбора материалов1 для. термоядерных реакторов Текст. / Б: А. Калищ Д-М* Скоров, В. Л. Якушин. -Mi: Энергоатомиздат, 1985. С. 184.
- ITER Technical Basis for the ITER Ema№esi'gmReport. Cost Review andi Safety: Analysis-- pext. I/ Iter EDAS. Documentation Series, No- 16:. -Vienna: IAEA, 1998i '
- Dalle Donne, M. Beryllium. R&D for blanket application Text. / M. Dalle Donne, G.R. Longhurst-, F. Scaffidi-Argentina // Journal of
- Nuclear Materials. 1998! — Vol. 258−263. — P. 601.
- Hermsmeyer, S. An. improved European helium cooled pebble bed blanket Text. / S. I-Icrmsmeyer, U. Fischer, M. Futterer, K. Schleisiek, I-i Schmuck, Hi Schnauder // Fusion Engineering andiE) esign. 2001. -Vol. 58−59.-P. 689−693.
- European Helium Cooled Pebble Bed (HCPB) Test Blanket Text.: Design Description Document:.Status 5:12:97.
- The EU Power Plant Conceptual Study Neutronic Design Analyses for Near Term and Advanced Reactor Models Text.:
- Report FZKA: 6763 / Forschungszentrum Karlsruhe- Y. Chen et al., 2002.
- ITER EDA Agreement and Protocol 2 Text.: ITER EDA Documentation Series No. 5 / Vienna: IAEA, 1994.
- Эмсли, Д. Элементы Текст. / Д. Эмсли. М.: МИР- 1993. — С. 256.24.0verton, W.C. Jr. Ultrasonic Measurements in Metallic Beryllium at Low Temperatures Text. / W.C. Jr. Overton // Journal of Chemical Physics.-1950.-Vol 18'. Issue 1. — P. 113 415.
- Чиркин, B.C. Температуропроводность и теплопроводность металлического бериллия Текст. / B.C. Чиркин // Атомная энергия. 1966. — Том 20. — Вып. 1, С. 80−82:
- Папиров, И. И- Физическое металловедение бериллия Текст. / И. И. Папиров, Г. Ф. Тихинский. М.: Атомиздат, 1968.
- Kupriyanov, I. B1. Research-and* development of radiation resistant beryllium grades for nuclear fusion applications / I.B. Kupriyanov, V.A. Gorokhov, G.N. Nikolayev, V.N. Burmistrov // Journal of Nuclear Materials. 1996. — Vol. 233−237. — P. 886−890.
- Папиров, И.И. Пластическая деформация бериллия Текст. / И. И. Папиров, Г. Ф. Тихинский. М.: Атомиздат. — 1973.
- Kupriyanov, I.В. Investigation of ITER candidate beryllium grades irradiated high temperature Text. / I.B. Kupriyanov, V.A. Gorokhov, R.R. Melder, Z.E. Ostrovsky, A.A. Gervash // Journal of Nuclear Materials 1998. — Vol. 258−263. — P. 808−813.
- Moons, F. Neutron irradiated beryllium: tensile strength and swelling* Text. / F. Moons, Leo Sannen, August Rahn- Jose VamDe Velde // Journal of Nuclear Materials. 1996. — Vol. 233−237. — P. 823−827.
- Бериллий. Наука и технология Текст. / под. ред. Д. Вебстера [и др.]. М.: Металлургия, 1984. — С. 538−540.
- Tuer, G.L. The metal beryllium Text. / G.L. Tuer, A.R. Kaufmann. -Cleveland: American Society for Metals, 1955.
- Stroh, A.N. The cleavage of metal single crystals Text. / A.N. Stroh // Philosophical’Magazine 1958. — Vol. 3, issue 30. — P. 597−606.
- Papirov, I. I*. Oxidation and Protection of Beryllium Text. / I.I. Papirov. Moscow: «Metallurgiya», 1968.
- Kinchin, G.H. The mechanism of the irradiation disordering of alloys Text. / G.H. Kinchin, R.S. Pease // Journal of Nuclear Energy. 1954. -Vol. 1. — Issues 2−4. — P. 200−202.
- Динес, Дж. Радиационные эффекты в твёрдых телах Текст. / Дж. Динес, Дж. Виньярд- Перев. с англ. М.: Изд-во иностр. лит., 1960.
- Blewitt, Т.Н. Solid state division annual progress report for period ending august 31, 1958 Text.: Report: ORNL-2614 / Т.Н. Blewitt // Nuclear Science Abstracts. 1959. — Vol. 13. — P. 2275.
- Серняев, Г. А. Радиационное повреждение бериллия при температуре жидкого азота Текст. / Г. А. Серняев // ВАНТ. Серия: Ядерная энергетика и технология. 1992. — Вып. 2. — С. 17−34.
- Андреев, Д.В. Изменение структуры и свойств облучённого нейтронами бериллия Text. / Д. В. Андреев, М. С. Астраханцев, В. Н. Беспалов, А. Ю. Бирюков, В. Н. Невзоров, В. А. Николаенко // Материаловедение. -2000. № 5. — С. 36−42.
- Андреев, Д.В. Изменение структуры и свойств облучённого нейтронами бериллия (продолжение) Текст. / Д. В. Андреев, М. С. Астраханцев, В. Н. Беспалов, А. Ю. Бирюков, В. Н. Невзоров, BtA. Николаенко // Материаловедение. 2000. — № 6. — С. 29−36.
- Rich, J.B. In: Metallurgy of Beryllium Text. / J.B. Rich, G.P. Walters. -London: Chapman and Hall. 1963. — P. 362.
- Chakin, V.P. Evolution of beryllium microstructure under high dose neutron^ irradiation. Text. / V.P.'Chakin, Z. Ye Ostrovsky // Journal of Nuclear Materials. 2002. — Vol. 307−311. — P. 657−663.
- High dose neutron irradiation damage in beryllium- as blanket material Text. / V.P. Chakin [et al.] // Fusion Engineering and Design. 2001. -Vol. 58−59.-P. 535−541.
- Ells, G.E. Effects of neutron-induced gas formation on beryllium Text. / C.E. Ells, E.C. Perrymann // Journal of Nuclear Materials -1959.-Vol. l.-P. 73−84.
- Бекурц, К. Нейтронная физика Текст. / К. Бекурц, К. Виртц. -М.: Атомиздат, 1968.
- Rabaglino, f Е. Recent progress in the modeling of helium and tritium behaviour in irradiated beryllium pebbles Text. / E. Rabaglino, C. Ronchi, A. Cardella // Fusion Engineering and Design. 2003- -Vol. 69.-P. 455−461.
- Chakin, V.P. Effects of neutron irradiation-at 70−200 ОС ins beryllium' Text. / V.P. Chakin, V.A. Kazakov, R.R. Melder, Yu.D.1 Goncharenko, I.B. Kupriyanov // Journal’of Nuclear Materials. 2002. — Vol. 307−311. -P. 647−652.
- Scaffidi-Argentina, E. Microstructural analysis of beryllium samples irradiated' at high temperature Text. / F. Scaffidi-Argentina, G. Piazza, R. Rolli // Fusion Engineering and’Design. 2003. — Vol. 69. — P. 505−509.
- Beeston, J. M- Gas- release ands compression^properties in berylliumirradiated at 600 and 750 °C Text.: Report / J.M. Beeston. USAEC, Rep. In-1057, Idano Nuclear Corp., 1967.
- Hickman, B.S. Nucleation andigrowth of gas bubbles in irradiated metals Text. / B.S. Hickman // J. Austral. Inst. Met. I960- - Vol. 5. -p. 173. «/- ,. • •
- Abramov, E. Deuterium- permeation and diffusion in high-purity beryllium Text. / E. Abramov, M.P. Riehm, D.A. Thompson // Journal of Nuclear Materials 1990. — Vol. 175. P. 90−95.
- Deuterium permeation through beryllium with surface element composition control Text. / I.I. Tazhibaeva [et al.] // Proc. 18lh Symposium on Fusion Technology (Karlsruhe, Germany, August 22−26, 2004).-P. 427−431.
- Rabaglino, E. Helium and tritium kinetics in irradiated beryllium pebbles Text. / E. Rabaglino, J. P: Hiernaut, C. Ronchi- F. Scaffidi
- Argentina // Journal of Nuclear Materials 2002. — Vol. 307−311. -P. 1424−1429.
- Rabaglino, E. Study of the microstructure of neutron irradiated beryllium for the validation of the ANFIBE code Text. / E. Rabaglino, C. Ferrero, J. Reimann, C. Ronchi, T. Schulenberg // Fusion Engineering and Design 2002. — Vol. 61−62. — P. 769−773.
- Павлинов, JI.В. Самодиффузия в бериллии Текст. / JI.B. Павлинов, Г. В. Григорьев, Ю. Г. Севастьянов // ФММ. 1968. -Т. 25, вып. 3. — С. 565.
- Винтайкин, Б.Г. Физика- твердого тела Электронный ресурс.: Интернет-учебник / B.F. Винтайкин. МГТУ им. Н: Э. Баумана. -Том. 6. — Режим доступа: http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physboolc/tom6/ch2/texthtml/ch2 3.htm.0105.2011.
- Gelles, D.S. Microstructural examination of irradiated beryllium' pebbles Text. / D.S. Gelles, M. Dalle Donne, H. Kawamura, F. Scaffidi-Argentina. Proc. 19th ASTM Int. Symp. on Effects of Radiation of Materials (Seattle, USA, June 16−18, 1998).
- Серняев, Г. А. Формирование гелиевых пузырьков и энергетические явления в бериллии Текст.,/ Г. А. Серняев // ВАНТ, Сер.: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. 1991. — Вып. 2(56), 1−107. — С. 82−85.
- Hickman, B.S. In: Metallurgy of Beryllium Text. / B.S. Hickman, B.A. Hickman. London: Chapman and Hall, 1963. — P. 410.
- Weir, J.R. In: Metallurgy of Beryllium Text. / J.R. Weir. London: Chapman and Hall, 1963. — P. 395.
- Rich, J.B. The effects of heating neutron irradiated beryllium, Text. / J.B. Rich, G. B: Redding, R. S. Babnes // Journal of Nuclear Materials -1959.- Vol. l.-E. 96−105.
- Dalle Donne, M. Modelling of swelling and tritium release in irradiated beryllium Text. / M. Dalle Donne, F. Scaffidi-Argentina,
- С. Ferreco, С. Ronchi I I Journal of Nuclear Materials. 1994. -Vol. 212−215.-P. 954−960.
- Rich, J.B. The mechanical properties of some highly irradiated beryllium Text. / J.B. Rich, G. P. Walters, R. S. Barnes // Journal of Nuclear Materials 1961. — Vol. 4, № 3. — P. 287−294.
- Серняев, Г. А. Распухание и „самопроизвольное“ растрескивание бериллия при низкотемпературном облучении Текст. / Г. А. Серняев // ВАНТ, Сер.: Ядерная техника и технология. 1992.- Вып. 2. С. 35−43.
- Гольцев, В.П. Распухание бериллия при* низкотемпературном облучении Текст.: Препринт НИИАР П-264 / В. П. Гольцев, Г. А. Серняев, 3*И. Чечёткина. Димитровград, 1975.
- Серняев, Г. А. Зарождение и рост газовых пузырьков в моно- и бикристаллах бериллия Текст.: препринт НИИАР / Г. А. Серняев, В. П. Гольцев, З. И. Чечеткина. Димитровград, 1974.
- Beeston, J.M. Comparison of compression properties and swelling of beryllium irradiated at various temperatures Text. / J.M. Beeston, L.G. Miller, E.L. Wood Jr., R.W. Moir // Journal of Nuclear Materials.- 1984. Vol. 122−123. — P. 802−809.
- Серняев, Г. А. Распухание бериллия при высокотемпературном нейтронном облучении: Роль основных структурных факторов Текст. / Г. А. Серняев // ВАНТ. Серия: Ядерная техника и технология: 1992. — Вып. 2. — С. 63−73.
- Gelles, D.S. Radiation1 effects in beryllium used for plasma protection, Text. / D.S. Gelles, G.A. Sernyaev, Mi Dalle-Donne, H. Kawamura // Journal of Nuclear Materials. 1994. — Vol. 212−215. — P. 29−38.
- Pokrovsky, A.S. High-temperature beryllium embrittlement Text. / A.S. Pokrovsky, S.A. Fabritsiev, R.M. Bagautdinov, Yu. Di Goncharenko // Journal of Nuclear Materials. 1996. — Vol. 233−237.-P. 841−846.
- Гольцев, В.П. Распухание бериллия.при высоких температурах и больших дозах облучения Текст. / В.П. Гольцев*, З. И. Чечёткина, Г. А. Серняев, В. А. Ольховиков // Атомная энергия. 1973. — Т. 35, вып. З.-С. 178−180.
- Конобеевский, С.Т. Действие облучения на материалы Текст. / С. Т. Конобеевский. М.: Атомиздат, 1967.
- Barnes, R.S. The behavior of irradiated beryllium Text. / R.S. Barnes. London: Conference on Metallurgy of Beryllium. — 1961. — Prepr № 27.
- Buckley, S.N. Properties of Reactor Materials and the Effects of Radiation Damage Text. / S.N. Buckley. edited by D.J. Littler. -London. — 1962.-P. 413.
- Серняев, Г. А. К вопросу о виде „дозной“ зависимости предела прочности бериллия при криогенном» облучении Текст.4 / Г. А. Серняев // ВАНТ, Сер.: Ядерная энергетика и технология. -1992.-Вып. 2.-С. 35−43.
- Зеленский, В.Ф. Радиационный рост металлов и сплавов Текст.: Обзор / В. Ф. Зеленский, Э. А. Резниченко. -М.: ЦНИИатоминформ, 1984. С. 64.
- Чечёткина, З.И. Радиационное повреждение бериллия при высокотемпературном^ облучении Текст. / З. И. Чечеткина [и др.] // Атомная энергия. 1971. — Т. 30, вып. 5. — С. 434−438.
- Серняев, Г. А. Разупрочнение и охрупчивание бериллия при низкотемпературном облучении Текст. / Г. А. Серняев // ВАНТ, Сер.: Ядерная техника технология. 1992. — Вып. 5. — С. 48−56.
- Реакторные материалы и изделия. Определение содержания гелия в облученных материалах масс-спектрометрическим методом с применением изотопного разбавления / Реестр методик ОАО «ГНЦ НИИАР», № 505.
- Неустроев, B.C. Низкотемпературная- радиационнаяповреждаемость аустенитных сталей, облученных висследовательских и энергетических реакторах Текст. / B.C. Неустроев. Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. — М.: МИФИ, 2006. — С. 166.
- Серняев, Г. А. Радиационная повреждаемость бериллия Текст. / F.A. Серняев. Изд-во Екатеринбург, 200 Г.
- Кацнельсон, A.A. Диффузное р>ассеянйе рентгеновских лучей от облучённого молибдена Текст. / A.A. Кацнельсон, Ю. Д. Гончаренко, Р. Б. Грабова, В. М. Косеиков // Физика металлов и металловедение. 1981. — Т. 51, вып. Г. — С. 1256−1261.
- Кацнельсон, А.А. Диффузное рассеяние рентгеновских лучей от облучённого никеля Текст. / А. А. Кацнельсон, Ю. Д. Гончаренко, Р. Б. Грабова, В. М. Косенков // Физика металлов и металловедение. -1981. Т. 51, вып.Ч. — С. 794 -799.
- Gachenkova, M.G. Vacancies, interstitials and gas atoms in beryllium / M.G. Gachenkova, P.V. Vladimirov, V.A. Borodin // Journal of Nuclear Materials. 2009. — Vol. 386−388. — P. 79−81.