Особенности механического поведения трубок твэлов из сплава Zr-1%Nb в условиях имитации аварийного отключения охлаждения

Abstract

Методом шеститочечного внутреннего приложения нагрузки при быстром нагреве до температур 800…1200 °С и кратковременных выдержках экспериментально смоделированы условия аварийного отклю-чения в реакторе охлаждения и исследовано механическое поведение трубок твэлов из сплава Zr-1%Nb. Установлено, что при переходе через температуру завершения полиморфного α → β-превращения (ТПП) и даже кратковременном (порядка нескольких минут) пребывании при температурах однофазной β-области имеет место интенсивная пластическая деформация при наложении незначительных по величине нагрузок. При этом в радиальном направлении обнаружена неравномерная пластическая деформация изделия, которая объясняется формированием одного единственного β-зерна в сечении стенки трубки, что вызывает пластическое течение материала с разной скоростью в различных зернах, в зависимости от соотношения между кристаллографической ориентацией каждого зерна и вектором направления приложенной нагрузки.

Методом шеститочкового внутрішнього прикладення навантаження при швидкому нагріванні до температур 800…1200 °С і короткотривалих витримках експериментально змодельовано умови аварійного відключення в реакторі охолодження та досліджено механічну поведінку трубок твелів зі сплаву Zr-1%Nb. Встановлено, що при переході через температуру завершення поліморфного α→β-перетворення (ТПП) і на-віть короткотривалого (протягом декількох хвилин) перебування при температурах однофазної β-області має місце інтенсивна пластична деформація навіть при накладанні незначних за величиною навантажень. При цьому в радіальному напрямку встановлена нерівномірна пластична деформація виробу, яка пояснена формуванням одного єдиного β-зерна в перерізі стінки трубки, наслідком чого є пластична течія материалу з різною швидкістю у різних зернах, у залежності від співвідношення між кристалографічною орієнтацією кожного зерна і вектором дії прикладеного навантаження.

Employing 6-points internal application of stress loading during rapid continuous heating up to temperatures within the range 800…1200 оС and short-time isothermal exposures conditions of accidental breakdown of cooling in nuclear reactor were simulated and features of the mechanical behavior of fuel elements tubes of Zr-1%Nb were studied. It is established that transition above the beta-transus temperature and even short-time (a few minutes) exposures at temperatures of single-phase β-field intensive plastic deformation took place even when applying minor loads. In the radial direction nonuniform plastic deformation was observed. This was explained as a result of a single β grains’ formation in the cross section of the tube wall, what causes plastic flow of the material with different rates in different grains according to the relationship between the crystallographic orientation of each grain and the vector of the applied load.