Особенности радиационного охрупчивания материалов опорных конструкций корпусов реакторов типа ВВЭР. Часть 1. Экспериментальные исследования

Рассмотрены особенности изготовления и эксплуатации опорных конструкций корпусов реакторов типа ВВЭР с точки зрения их сопротивления хрупкому разрушению. Показано, что опорные конструкции реакторов типа ВВЭР-440 проектов В-179 и В-230 могут ограничивать срок эксплуатации реактора в целом. Представлены результаты комплексных исследований материалов опорных конструкций в исходном и облученном состояниях, включающие определение стандартных механических свойств, вязкости разрушения, а также микроструктурные и фрактографические исследования.

1. Алексеенко Н. Н., Амаев А. Д., Горынин И. В., Николаев В. А. Радиационное повреждение стали корпусов водо-водяных реакторов. – М.: Энергоиздат, 1981. –191 с.

2. Steel L. E., Hawthorne J. R. Neutrone-induced changes in notch ductility of reactor pressure vessel steels // Proc. Hot Laboratories Equipment Conf., 9th [Trans. ANS4, No.1, 92–93, June 1961] .

3. Влияние нейтронного облучения на свойства конструкционных материалов / Н. Ф. Пр авдюк, А. Д. Амае в, П. Л. Пл атонов и др. // Действие ядерных излучений на материалы. – М.: Изд. АН СССР, 1962.

4. Хоуторн Дж. Р. Радиационное охрупчивание // Охрупчивание конструкционных сталей и сплавов / Под ред. К. Л. Брейента и С. К. Бенерджи / Пер. с англ. – М.: Металлургия, 1988. – С. 423–479.

5. Nanstad R. K., Farrell K., Braski D. N., Corvin W. R. Accelerated neutron embrittlement of ferritic steels at low fluence flux and spectrum effects // J. of Nucl. Mat. – 1988. – V. 158, N 1–6.

6. Бурдаков Н. С., Васнин А. М., Ослин С. Г., Ривкин Е. Ю., Родин М. Е., Ушаков В. П., Цветков Л. А., Козлов А. В., Евсеев М. В. Исследование влияния облучения на прочностные характеристики материалов металлоконструкций реакторов // Атомная энергия. – 1990. – Т. 69, вып. 3. – С. 135–139.

7. Balesteros A. Irradiation Temperature, Flux and Spectral effect // IAEA Technical meeting on irradiation embrittlement and life management of rector pressure vessels in Nuclear Power Plants, 18–22 October 2010, Znojmo.

8. Ortner S., English C. Contribution of Laboratory Experiments To Unravelling The Mechanisms Of RPV Embrittlement // PAMELA Workshop, Mol, Belgium September 19–21, 2011.

9. Jones R., Williams T. The Dependence of Radiation Hardening and Embrittlement on Irradiation Temperature. ASTM STP1270-EB. Paper ID: STP16495S.

10. Марголин Б. З., Юрченко Е. В., Морозов А. М., Пирогова Н. Е. Анализ связи механизмов радиационного охрупчивания и влияния флакса нейтронов применительно к материалам корпусов реакторов ВВЭР // Проблемы прочности. – 2013. – № 4.– С. 27–50.

11. ASTM E 1921–10ε1. Standard Test Method for Determination of Reference Temperature, T0, for Ferritic Steels in the Transition Range // Annual Book of ASTM Standards. – 2010. – V. 03.01.

12. РД ЭО 1.1.2.09.0789–2012. Методика определения вязкости разрушения по результатам испытаний образцов-свидетелей для расчета прочности и ресурса корпусов реакторов ВВЭР-1000. – М.: АО «Концерн Росэнергоатом», 2012.

13. Марголин Б. З., Курсевич И. П., Сорокин А. А., Лапин А. Н., Кохонов В. И., Неустроев В. С. К вопросу о радиационном распухании и радиационном охрупчивании аустенитных сталей. Часть 1. Экспериментальные результаты // Вопросы материаловедения. − 2009. − № 2(58). − С. 89–98.

14. Курсевич И. П., Марголин Б. З., Прокошев О. Ю., Кохонов В. И. Механические свойства аустенитных сталей при нейтронном облучении: влияние различных факторов // Вопросы материаловедения. – № 4 (48). – 2006. – С. 55–68.

15. Марголин Б. З., Гуленко А. Г., Фоменко В. Н., Костылев В. И. Дальнейшее развитие модели Прометей и метода Unified Curve. Часть 2. Развитие метода Unified Curve // Вопросы материаловедения. – 2016. – №4(88). – С.151–178.

16. МТ 1.1.4.02.1204–2017 «Расчет на сопротивление хрупкому разрушению корпусов реакторов ВВЭР-440 (В-179, В-230) с учетом их отжига при продлении срока эксплуатации до 60 лет. Методика». − М.: АО «Концерн Росэнергоатом», 2017.

17. Margolin B. Z., Gulenko A. G., Nikolaev V. A., Ryadkov L. N. A new engineering method for prediction of the fracture toughness temperature dependence for RPV steels // Int. J. Pres. Ves. & Piping. − 2003. – N 80. − P. 817–829.

18. Fracture toughness prediction for highly irradiated RPV materials: From test results to RPV integrity assessment / B. Margolin, B. Gurovich, V. Fomenko, et al. // J. Nucl. Mate. – 2013. − V. 432. − P. 313–322.

19. Марголин Б. З., Фоменко В. Н., Гуленко А. Г., Костылев В. И., Швецова В. А. К вопросу сравнения методов Unified Curve u Master Curve и их применения к определению конструкционной прочности корпусов реакторов // Проблемы прочности. − 2016. − № 2. − С. 44–70.

20. Margolin B. Z., Fomenko V. N., Gulenko A. G., Kostylev V. I., Shvetsova V. A. Further improvement of the Prometey model and Unified Curve method. Part 1. Improvement of the Prometey model // Eng. Fract. Mech. − 2017. – N 182. − Р. 467–486.

21. Wallin K. The scatter in KIс results // Eng. Fract. Mech. − 1984. – N 19. – P. 1085–1093.

22. Wallin K. The size effect in KIс results // Eng. Fract. Mech. − 1985. – N 22. − P. 149–163.

23. Wallin K. Fracture toughness transition curve shape for ferritic structural steels. Fracture of engineering materials & structures / S. Teoh and K. Lee, Eds. − Elsevier Applied Science, 1991. − P. 83–88.

24. Merkle J. G., Wallin K., McCabe D. E. Technical basis for an ASTM standard on determining the reference temperature, T0 for ferritic steels in the transition range. NUREG/CR-5504. – ORNL/TM-13631, 1999.

25. Margolin B. Z., Gulenko A. G., Shvetsova V. A. Improved probabilistic model for fracture toughness prediction for nuclear pressure vessel steels // Int. J. Pres. Ves. Piping. – 1998. – V. 75. – P. 843–855.

26. Бабич В. К., Гуль Ю. П., Долженков И. Е. Деформационное старение стали. – М: Металлургия, 1972. – 320 с.

27. Physical metallurgy. V 3. / Ed. by R.W. Cahn and P. Haasen. – North Holland Physics Publishing, 1996.

28. Рогожкин С. В., Алеев А. А., Лукьянчук А. А., Шутов А. С., Разницын О. А., Кириллов С. Е. Прототип атомного зонда с лазерным испарением // Приборы и техника эксперимента. – 2017. – № 3. – C. 129–134.

29. Рогожкин С. В., Никитин А. А., Алеев А. А., Залужный А. Г., Чернобаева А. А., Ерак Д. Ю., Штромбах Я. И., Забусов О. О. Исследование тонкой структуры материала сварного шва с высоким содержанием фосфора корпуса реактора ВВЭР-440 после облучения, отжига и повторного облучения // Ядерная физика и инжиниринг. – 2013. – Т. 4, № 1. – С. 73–82.

30. Pareige P., Radiguet B., Suvorov A., Kozodaev M., Krasikov E., Zabusov O., Massoud J. P. Three-dimensional atom probe study of irradiated, annealed and reirradiated VVER 440 weld metals // Surface Interface Analysis. – 2004. – V. 36. – Р. 581–584.

31. Miller M. K., Chernobaeva A. A., Shtrombakh Ya. I., Russel K. F., Nanstad R. K., Erak D. Yu., Zabusov O. O. Evolution of the nanostructure of VVER-1000 RPV materials under neutron irradiation and post irradiation annealing // Journal of Nuclear Materials. – 2009. – N 385. – P. 615–622.

32. Philippe T., Duguay S., Blavette D. Clustering and pair correlation function in atom probe tomography // Ultramicroscopy. – 2010. – N 110. – P. 862–865.

33. Baddeley A., Bárány I., Schneider R., Weil W. Spatial point processes and their applications. Stochastic Geometry // Lectures given at the C.I.M.E. Summer School held in Martina Franca, Italy, September 13–18, 2004 [Lecture Notes in Mathematics, V. 1892 (subseries: Fondazione C.I.M.E., Firenze)]. – P. 1–75.

34. Meslin E., Radiguet B., Pareige P., Barbu A. Kinetic of solute clustering in neutron irradiated ferritic model alloys and a French pressure vessel steel investigated by atom probe tomography // J. Nucl. Mater. – 2010. – N 399. – P. 137–145.

35. Рогожкин С. В., Никитин А. А., Алеев А. А., Германов А. Б., Залужный А. Г. Атомно-зондовые исследования радиационно-индуцированных сегрегаций в ферритно-мартенситной стали Eurofer 97, облученной в реакторе БОР-60 // Перспективные материалы. – 2012. – № 5. – C. 45–52.