ПЕРСПЕКТИВНЫЕ
КОНСТРУКЦИОННЫЕ СПЛАВЫ ДЛЯ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Циркониевые сплавы, благодаря
своим физико-химическим и механическим свойствам, являются основным
конструкционным материалом для деталей активной зоны и
тепловыделяющих сборок (ТВС) атомных энергетических реакторов. В настоящее
время в мире они производятся до нескольких тысяч тонн в год.
Современные промышленные технологии производства циркония, основанные
либо на процессах иодидного рафинирования, либо получения губчатого
циркония, либо на электролизе расплавленных солей циркония, позволяют
получать цирконий реакторной чистоты с содержанием сопутствующего
нежелательного элемента гафния (имеющего сечение захвата тепловых
нейтронов в 500 раз большее, чем у циркония) не более 0,010...0,015 %
[17].
Создание циркониевых сплавов для
изготовления конструктивных элементов активной зоны реакторов атомных
энергетических станций (АЭС) основано на легировании циркония элементами,
обеспечивающими необходимый комплекс свойств циркониевым сплавам. При
этом легирующие элементы должны обладать следующими основными
качествами: иметь небольшое сечение захвата тепловых нейтронов;
положительно влиять на коррозионную стойкость изделий в условиях
эксплуатации в реакторе; обеспечивать требуемые механические свойства
и надежность изделий при эксплуатации; не образовывать относительно
долгоживущих радиоактивных нуклидов с сильным у-излучением. Важнейшим
требованием к легированию циркониевых сплавов является обеспечение
высокой технологичности, необходимой для изготовления ответственных
изделий: особо тонкостенных труб для оболочек твэлов (длиной до 4,5
м, диаметром 8...10 мм и толщиной стенки 0,3...1мм); труб для каналов
кипящих реакторов (длиной до 8 м, диаметром 80... 130 мм и толщиной стенки
З...6мм); листов и лент (толщиной 0,3... 1,5 мм) для дистанционирующих
решеток и других деталей.
Наиболее ответственными
изделиями являются оболочечные трубы, так как разгерметизация оболочек
твэлов при эксплуатации приводит к аварийным ситуациям и практически
недопустима. Оболочки твэлов работают в очень сложных условиях воздействия
температуры, радиации, коррозионной среды и напряжений. Снаружи они
подвергаются коррозионному воздействию теплоносителя с температурой
до 380 °С, а образующиеся при этом продукты коррозии, ухудшая
теплоотдачу, могут приводить к локальным перегревам. Изнутри оболочка
подвергается кор-
