Анализ влияния напряженно-деформированного состояния облученных оболочек…
1
УДК 621.039.53
Анализ влияния напряженно-деформированного
состояния облученных оболочек твэлов из циркониевых
сплавов на ориентацию гидридов
© Г.В. Кулаков
1
, А.В. Ватулин
2
, Ю.В. Коновалов
3
, А.А. Косауров
1
,
М.М. Перегуд
1
, Е.А. Коротченко
1
, В.Ю. Шишин
4
, А.А. Шельдяков
4
1
ОАО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт
неорганических материалов им. А.А. Бочвара», Москва, 123098, Россия
2
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»,
Москва, 115409, Россия
3
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, 105005, Россия
4
ОАО «ГНЦ – научно-исследовательский институт атомных реакторов»
(ГНЦ НИИАР), Димитровград, Ульяновская обл., 433510, Россия
Проведен анализ влияния распределения напряжений на характер распределения
гидридов в циркониевых оболочках твэлов дисперсионного типа. Показано, что в
оболочках твэлов под воздействием растягивающих напряжений может происхо-
дить переориентация гидридов циркония, обусловливающая появление радиально
ориентированных гидридов и охрупчиванию оболочки при расхолаживании твэла.
Определены значения растягивающих напряжений, при которых ориентация гид-
ридов меняется с тангенциальной на радиальную.
Ключевые слова:
циркониевый сплав, гидриды, напряжение, распределение, дис-
персионный твэл, оболочка.
Введение
. Оболочки из отечественных циркониевых сплавов
Э110 и Э635 используются в твэлах энергетических реакторов типа
ВВЭР и РБМК, а также в твэлах дисперсионного типа атомных ледо-
колов. Опыт успешной эксплуатации активных зон ледоколов, уком-
плектованных такими твэлами, показал их высокую работоспособ-
ность [1, 2].
Циркониевые сплавы склонны к поглощению водорода, что в
условиях облучения приводит к повышению его концентрации в обо-
лочках твэлов. Концентрация водорода из сплавов Э110 и Э635 в
оболочках твэлов, облученных в условиях атомных ледоколов, не
превышает 0,02 и 0,03 % (мас.) соответственно.
В области рабочих температур оболочек (280…340
С) практиче-
ски весь водород находится в твердом растворе, а в области низких
температур (20…150
С) он выделяется в виде гидридов циркония.
Для исходного состояния циркониевых труб характерна тангенци-
альная ориентация гидридов, определяемая технологией изготовле-
ния. Однако в условиях облучения наряду с ростом содержания во-
дорода в оболочках твэлов может происходить перераспределение
