Детальная информация
| Название | Изменение микроструктуры и механических свойств оболочек из сплава Э110 при термических испытаниях твэлов ВВЭР-1000, моделирующих режимы сухого хранения = Changes in the microstructure and mechanical properties of Zr - 1 % Nb (E110) alloy cladding during thermal tests of VVER-1000 fuel elements simulating dry storage conditions // Физика и химия обработки материалов. – 2024. – № 5. — С. 54-69 |
|---|---|
| Авторы | Кобылянский Г. П. ; Волкова И. Н. ; Звир Е. А. ; Ильин П. А. ; Обухов А. В. ; Маркелов Д. Е. ; Чертопятов Е. В. ; Мазаев А. О. |
| Выходные сведения | 2024 |
| Коллекция | Общая коллекция |
| Тематика | Энергетика ; Атомная энергетика ; твэлы ВВЭР-1000 ; термические испытания ; сухое хранение твэлов ; сплав Э110 ; механические свойства оболочек ; микроструктура оболочек ; оболочки твэлов ; VVER-1000 fuel rods ; thermal testing ; dry fuel element storage ; alloy E110 ; mechanical properties of shells ; shell microstructure ; fuel element shells |
| УДК | 621.039 |
| ББК | 31.4 |
| Тип документа | Статья, доклад |
| Язык | Русский |
| DOI | 10.30791/0015-3214-2024-5-54-69 |
| Права доступа | Доступ по паролю из сети Интернет (чтение) |
| Ключ записи | RU\SPSTU\edoc\75099 |
| Дата создания записи | 22.01.2025 |
Представлены результаты исследований микроструктуры и механических свойств оболочек из сплава Э110 до и после термических испытаний в условиях, моделирующих режимы сухого хранения полномасштабных твэлов, отработавших в составе тепловыделяющих сборок (ТВС) ВВЭР-1000 до выгорания топлива в диапазоне от ~ 20 до ~ 70 (МВт*сут)/кгU. Проанализировано влияние термического воздействия при различных вариантах температурно-временных условий на изменение микроструктуры и механических свойств оболочек твэлов из сплава Э110 в двух типах экспериментов, моделирующих режимы сухого хранения: 1-й - стационарный режим (Т = 380 С, 468 сут) и термоциклирование (90 С/380 С, 427 сут); 2-й - предварительные испытания в режимах вакуумной сушки (Т[макс] = 440 С, 24 ч), а также вакуумной сушки и проектной аварии (Т = 380 С, 14 ч + 360 С, 168 ч), с последующими длительными испытаниями после этих двух режимов при Т = 350 С в течение 404 сут.
Thermal tests of two types were performed in helium to simulate dry storage conditions for fuel rods with claddings made of Zr - 1 % Nb (E110) alloy which had been operated in the VVER-1000 reactors up to the average calculated fuel burnup values of 20, 63 and 70 MWD/kgU. The first type of tests was performed under two conditions: steady-state (holding at T = 380 C for 468 days) and thermal cycling (48 thermal cycles at 90 С/380 С with the different duration of cycles from 1 to 10 days and total time of testing was 427 days). The second type of tests had two stages. At the first stage two modes were achieved: vacuum drying (step-by-step heating and holding at each stage for a day at temperatures of 200 C, 400 C and 440 C) and vacuum drying together with a simulated design basis accident (there was a step-by-step temperature reduction from 440 °С to 380 °С and to 360 °С after vacuum drying and the time of holding was 14 and 168 hours, respectively). Fuel rods were held at T = 350 С for 404 days at the second stage. The thermal impact caused a decrease in the density of radiation-induced -type dislocations, the ratio of Nb atoms in beta-Nb particles, and the size of the particles. Radiation-induced defects in the structure annealed more severely as a result of thermal tests of the first type as compared to the second type. Partial annealing of the radiation-induced defects led to a partial regain of the yield strength of the claddings to the original values to a greater extent in the longitudinal direction rather than in the transverse one. The better recovery of yield strength as a result of thermal tests of the first type rather than of the second type is due to the higher efficiency of temperature impact as a function of time on the microstructure of the E110 alloy that is estimated as the relevant cumulative annealing parameter. Different conditions of each thermal test did not lead to a significant difference in the yield strength recovery. Tensile stresses occurred in the claddings at high temperatures during thermal tests of both types contributed to the reorientation of zirconium hydrides as the radial orientation factor Fn increased up to 0.3 with a minor decrease in their specific length. It did not cause a reduction in the plasticity of the claddings due to the low hydrogenation degree.
