В А Маркелов В В Новиков М М

В. А. Маркелов, В. В. Новиков, М. М. Перегуд, В. Ф. Коньков, В. Н. Шишов, А. А. Балашов ФГУП ВНИИНМ им. А. А. Бочвара, Москва ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э 110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000 5 -я международная научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР» 29 мая-1 июня 2007 г. , Подольск, Россия ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС»

ВВЕДЕНИЕ v Штатный сплав Э 110 на основе смеси электролитического и иодидного Zr обеспечивает оболочкам твэлов ВВЭР-1000 проектные параметры эксплуатации; v Осваивается производство губчатого Zr и переход на него в качестве основы сплава Э 110; v Э 110 на основе губки из электролитического Zr ОАО «ЧМЗ» уступает по сопротивлению штатному сплаву Э 110; ползучести v Задача оптимизировать состав сплава Э 110 на основе губки для обеспечения проектных параметров по ползучести твэлов ВВЭР-1000.

ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВА Э 110 НА ОСНОВЕ ГУБКИ • Нет различий со штатным Э 110 в vструктурно-фазовом состоянии; vтекстуре; vкратковременных механических свойствах

Коррозионная стойкость Маркер № плавки основа сплава ▲ □ 210 -02 312 -03 317 -03 губка ОАО «ЧМЗ» 155 -99 ○ 705 -99 Французская губка Электролитический и иодидный Zr cодержание элемента, ppm Fe O 120 340 90 500 160 300 440 120 350 Кинетика коррозии сплава Э 110 на разной шихтовой основе

Радиационный рост Зависимость деформации радиационного роста от флюенса нейтронов оболочечных труб из сплава Э 110 на основе смеси электролитического и иодидного ( ) и губчатого ( ) циркония (облучение в БОР-60)

Термическая ползучесть Зависимость окружной деформации термической ползучести от времени для оболочечных труб из сплава Э 110 штатного состава по кислороду (300) и железу (100 ppm) при испытании под внутренним давлением (400 ˚С, 100 МПа)

Поведение при высокотемпературном окислении (а) (б) Внешний вид образцов из сплава Э 110 на основе электролитического и иодидного циркония (а) и губчатого циркония (б) после окисления в паре при 1100 ОС до ЛГО=9, 8% и ЛГО=18%, соответственно. Зависимость остаточной пластичности оболочек из сплава Э 110 на основе губки от ЛГО

Влияние кислорода и железа на свойства оболочек твэлов из сплава Э 110 v Fe и O – основные легирующие или примесные элементы сплавов Zr; v В Э 110 на губке ЧМЗ содержание Fe (100 ppm), O (≤ 300 ppm) и других примесей низкое из-за очистки электролитического циркония при переработке в губку; v Сопротивление ползучести и прочность под облучением Э 110 на основе губки ЧМЗ ниже, чем штатного Э 110; v Исследовали сплавы типа Э 110 с содержанием: O – до 1300 ppm; Fe – до 2400 ppm

Структура и фазовый состав до облучения: - распределение выделений β–Nb и более крупных – фазы Лавеса Zr(Nb, Fe)2 после облучения в реакторе БОР-60: - выделения типа β–Nb и мелкодисперсные радиационно–индуцированные выделения, обогащенные ниобием

Кратковременные механические свойства v ЖЕЛЕЗО – упрочняет сплав под облучением при рабочей температуре 350 ºC v. КИСЛОРОД – упрочняет сплав при комнатной температуре, что влияет на технологичность

Термическая ползучесть Зависимость скорости окружной термической ползучести для оболочек твэлов при испытании под внутренним давлением (400 ˚С, 100 МПа) от содержания О 2 в сплаве Э 110 на основе смеси электролитического и иодидного циркония Зависимость скорости осевой термической ползучести при 400 ˚С, 100 МПа для оболочек твэлов от содержания О 2 в сплаве Э 110 на основе губки и смеси электролитического и иодидного циркония

Радиационная ползучесть Влияние кислорода и железа на радиационную ползучесть оболочечных труб из сплава Э 110 на основе смеси электролитического и иодидного циркония в зависимости от флюенса в реакторе БОР-60 330 ˚С, 130 МПа 340 ˚С, 110 МПа

ВЛИЯНИЕ КИСЛОРОДА И ЖЕЛЕЗА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВА Э 110 Характеристика Кислород Железо 20 ºС +++ о 350 ºС + о 20 ºС + + +++ 350 ºС + +++ термическая +++ о радиационная + +++ Равномерная коррозия автоклав о + реактор о о Нодулярная коррозия автоклав о ++ реактор о + Механические свойства до облучения Механические свойства после облучения Ползучесть Радиационный рост о - не влияет о +++ + - влияет

ЗАКЛЮЧЕНИЕ v. Проанализировано влияние губчатой основы, добавок Fe и O на структуру и основные свойства сплава Э 110; v. Для обеспечения оболочек твэла из сплава Э 110 на основе губки проектными характеристиками по формоизменению необходимо оптимизировать его состав путём легирования кислородом до 700 -800 ppm и железом до 400 -500 ppm.

Циркониевый угол диаграммы Zr-Fe-O Э 110 оптимизированный Э 110 штатный