Інформація
Реєстраційний номер
0215U006143,
Назва роботи
Підвищення ресурсу роботи виробів із Zr-сплавів, в т.ч. оболонок ТВЕЛ шляхом газодифузійної та іонно-плазмової обробки поверхні
Керівник роботи
Змій Віктор Іванович,
Дата реєстрації
23-02-2015
Організація виконавець
Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний інститут" НАН України
Опис
Створення АЕС із реакторами підвищеної потужності, перехід до більш тривалих кампаній ТВЕЛ з більш високим вигорянням палива, а також до режимів роботи реакторів з маневруванням потужності суттєво збільшують навантаження на цирконієві сплави, які є основним конструкційним матеріалом активної зони атомних реакторів на теплових нейтронах. Для збільшення ресурсу роботи та перешкоджання руйнуванню оболонок ТВЕЛ, які зазнають вплив високих напруг, температур та корозії пропонується попереднє окислення та нанесення покриттів. В роботі відпрацьовані процеси окислення сплаву Zr1Nb при температурах 300 - 550 оС в широкому діапазоні тиску кисню з попередньою їх відкачкою до тиску 6,6х10-3 Па. Запропонована більш якісна схема попереднього окислення, яка суттєво відрізняється від наведених у патентах РФ № 2382120, РФ № 2199607, РФ № 2298049. Встановлено, що товщина та якість сформованого оксиду залежить від часу окислення більше ніж від тиску кисню в реакційній камері. Випробування механічних властивостей довели, що проведення попереднього окислення фрагментів виробів з цирконієвих сплавів в оптимальних умовах призводить до збільшення межи плинності, міцності та подовження. Такий режим окислення ефективно захищає цирконієві сплави від подальшої корозії в повітрі до температур не менш, як 500 оС. Введення в оксидну плівку елементів 5-ї групи не призвело до значного підвищення корозійної стійкості цирконію. Захист цирконієвих виробів від окислення при температурах вище за 500 оС може забезпечити нанесення вакуумно-дугових покриттів. На фрагментах твельних трубок із сплаву Zr1Nb були сформовані покриття Cr, CrAlx, ZrN, ZrON, ZrOx, CrN, (Ti0.48Zr0.18Al0.17Nb0.09Y0.08)N та досліджені їх механічні властивості. Встановлено, що нанесення покриттів призводить до поліпшення механічних властивостей. Проведено випробування зразків цирконієвого сплаву з покриттями при окисленні на повітрі при температурах 500 та 600 оС протягом 100 годин та 800 оС протягом 25 годин. Зразки без покриття після випробувань окислюються та руйнуються з осипанням оксиду, тоді як покриття захищають зразки від деградації за цих температур та протягом всього часу випробувань. Найбільш ефективними з усіх досліджених конденсатів для захисту цирконієвих виробів є покриття хрому та його нітридів. Застосування відпрацьованих технологій дозволить збільшити ресурс цирконієвих сплавів в більш жорстких умовах експлуатації.
Опис продукції
Відпрацьовані процеси окислення сплаву Zr1Nb при температурах 300 550оС в широкому діапазоні тиску кисню. Запропонована більш якісна схема попереднього окислення. Досідження механічних властивостей довели, що проведення попереднього окислення в оптимальних умовах призводить до збільшення меж плинності, міцності та подовження. Захист цирконієвих виробів від окислення при температурах вище за 500 °С може забезпечити нанесення вакуумно-дугових покриттів.