Радиационно-пучковое воздействие – метод создания градиентного структурно-фазового состояния в материалах атомной техники

Abstract

Рассмотрены и обобщены экспериментальные результаты по созданию градиентных коррозионно-стойких структурно-фазовых состояний (СФС) в материалах и оболочках твэлов реакторов на тепловых и быстрых нейтронах. Для изменения СФС поверхностного слоя сложнолегированных материалов, например, стали оболочек твэлов, эффективным является воздействие потоками высокотемпературной импульсной плазмы (ВТИП), позволяющее проводить сверхбыструю закалку, в том числе из жидкого состояния, и жидкофазное легирование, что позволило повысить коррозионную стойкость ферритно-мартенситной стали в жидком свинце. Применительно к сплавам циркония (Э110 и Э635) представлены новые результаты по СФС, созданным методом «ионного перемешивания». Повышение коррозионной стойкости сплавов циркония в пароводяной среде (350...400 ºС, 16 МПа) достигнуто вследствие изменения механизма роста оксидной пленки.

Розглянуто й узагальнені експериментальні результати по створенню градиентных коррозійно-стійких структурно-фазових станів (СФС) у матеріалах і оболонках твэлов реакторів на теплових і швидких нейтронах. Для зміни СФС поверхневого шару сложнолегованих матеріалів, наприклад стали оболонок твэлов, ефективним є вплив потоками високотемпературної імпульсної плазми (ВТИП), що дозволяє проводити найшвидке загартування, у тому числі з рідкого стану, і жидкофазне легування, що дозволило підвищити корозійну стійкість феритно-мартенситної сталі в рідкому свинці. Стосовно до сплавів цирконію (Э110 та Э635) представлені нові результати по СФС, створеним методом "іонного перемішування". Підвищення корозійної стійкості сплавів циркония в пароводяному середовищі (350...400 ºС, 16 МПа) досягнуто внаслідок зміни механізму росту оксидної плівки.

The experimental results on the formation of gradient corrosion-resistant structural-phase states (SPhS) in materials and fuel claddings of thermal and fast-breeder reactors have been considered and summarized. The action by high-temperature pulsed plasma flows (HTPPF) is effective for changing the SPhS of a surface layer of materials with complex composition, for example, the steel of fuel claddings. It makes it possible to perform ultraspeed hardening, including that from a liquid state, and liquid-phase alloying, what allowed to increase the corrosion resistance of a ferritic-martensitic steel in liquid lead. As applied to E110 and E635 zirconium alloys, new results on the SPhS formed by the method of “ion mixing” have been presented. An increase in the corrosion resistance of the zirconium alloys in a water-steam environment (350…400 ºC, 16MPa) has been attained owing to a change in the oxide film growth mechanism.