Стойкость к коррозии оболочек ТВЭЛов в пароводяной смеси высоких параметров
Егоров В.К, Егоров Е.В., Сеткова Т.В.
Ключевые слова: КОРРОЗИЯ, ТВЭЛ, РОР, РФА, ДИАГНОСТИКА
Аннотация
Одной из важных задач повышения энерговооружённости России является удлинение периода функционирования базовых устройств современных водо-водяных ядерных энергетических установок (ВВЭР) – тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов). Эксплуатационный опыт этих установок показал, что критической частью ТВЭЛов является тонкостенная цилиндрическая оболочка, в которую помещается ядерное топливо. Стандартно эта оболочка изготавливается из Zr легированного Nb [1]. Выбор этого материала обусловлен, с одной стороны, малым сечением поглощения тепловых нейтронов, а с другой, - демонстрацией высокой механической, кристаллохимической и радиационной стойкости в условиях длительного стационарного воздействия высоких температур и давлений, а также потоков нейтронов и продуктов ядерных реакций. В обычных эксплуатационных условиях ВВЭР оболочка ТВЭЛа контактирует с водяным теплоносителем первого контура при давлении 100 атм и температуре 350°С. Средний период устойчивого функционирования оболочки составляет 17000 часов. Выполненные исследования показали, что этот период, может быть, увеличен за счёт модификации внешней поверхности оболочки тонкослойным хромовым покрытием [2].В работе изучена коррозионная устойчивость исходной и модифицированной оболочек ТВЭЛов в условиях, частично моделирующих рабочие эксплуатационные параметры ВВЭР компенсируя снижение времени эксплуатационного сеанса до 600 часов за счёт повышения температуры эксперимента до 400°С при давлении 100 атм. Диагностика исходной и модифицированной оболочек до и после термо-барической обработки выполнена методом резерфордовского обратного рассеяния (РОР) ионов в вакуумной камере ионно-пучкового комплекса Сокол-3, а также методами рентгеновской дифрактометрии и рентгенофлуоресцентного анализа при полном внешнем отражении (РФА ПВО), используя цифровой гониометр HZG-4. Оказалось, что хромовая модификация поверхности оболочки существенно повысила её коррозионную стойкость. Толщина коррозионного слоя, состоящая из оксида циркония (ZrO2) составила 40 мкм. В то время как для модифицированной оболочки она оказалась равной 5 мкм. Полученные данные позволили предположить, что в коррозионном слое модифицированной структуры присутствует оксидное соединение ZrCr2O4.
Работа была выполнена в рамках государственного задания № 075-00296-24-00.
Corrosion resistance of fuel element shells in a steam-water mixture of high parameters
Egorov V.K., Egorov E.V., T.V. Setkova
Keywords: CORROSION, FUEL ROD, RBS, TXRF, DIAGNOSTIC
