Презентация на тему Обоснование выбора материала для отражателя нейтронов на основе бериллия

окружающий активную зону ядерного реактора и служащий для уменьшения

утечки нейтронов из активной зоны. Отражатель нейтронов позволяет уменьшить критическую массу делящегося вещества и увеличить съем мощности с единицы объема активной зоны.

1 - бериллиевый блок
2 - герметичный чехол
3 - зазор
4 - дистанционаторы

Отражатель нейтронов:

свойств от размера зерна.
1 – разрушающие напряжения
2 – предел

текучести

Зависимость механических свойств мелкозернистого бериллия от температуры.
1 – предел прочности при разрушении
2 – удлинение
3 – поперечное сужение

жесткость
Высокая теплопроводность и теплоемкость
Большая теплопоглощающая способность
Высокие ядерные характеристики

Недостатки

бериллия:
Хрупкость
Токсичность
Дефицитность

По удельной жесткости Ве
превосходит все металлы
и сохраняет это свойство
до 500-6000С

К
Температура плавления: Тпл=1553 К
Тр/Тпл=а=0,34

σрТр=300 МПа
Е=302 ГПа
σрТр/Е=0.99·10-3
Основной механизм деформации –
дислокационная ползучесть

= 700 МПа nвσрТр = 750

МПа
σ0,2Тр = 680 МПа n0,2σрТр = 450 МПа
зaдaннaя oснoвa oбeспeчит нeoбхoдимую прoчнoсть, нo oнa нe oблaдaeт нeoбхoдимoй плaстичнoстью.
Повышения пластичности основы:
легирование;
термомеханическая обработка (спекание, обработка давлением).

Флюенс быстрых и тепловых нейтронов:
φтн=0.5·1019 н/(м2с)
φбн=2.6·1019 н/(м2с)
t=40 лет
Фтн= 0,5·1019·40·364·24·60·60н/(м2с)=6,3·1027 н/м2н/м2
Фбн=2,6·1019·40·364·24·60·60н/(м2с)=3,2·1028 н/м2

(при Т< (0,3-0,4) Тпл
Радиационное распухание ( от 0,2 до

0,55 Тпл)

Условия облучения и содержание гелия в облученном бериллии

Радиационный рост и ползучесть (Т<0,5 Тпл )

Зависимость роста кристаллической
решетки бериллия от флюенса
нейтронов при 200С

Характеристика требуемого материала:
жаропрочностью;
радиационной стойкостью;
технологичностью (обработка давлением);
термостойкостью.

бериллиевых сплавах

Зависимость размера зерна от продолжительности отжига при

разных температурах для гидроэкструдированного бериллия со степенью деформации (а) 40%, (б) 82%, (в) 92%

Влияние степени обжатия на относительное удлинение бериллиевых прутков, выдавленных при температуре 1070оС

Выбран наиболее простой технологический прием повышения пластичности Be - применение выдавливания и выдавливания в сочетании с прокаткой.
Однако, при заданной температуре будет наблюдаться радиационная ползучесть. Повысить сопротивление ползучести сплава можно упрочнением дисперсными частицами нерастворимых соединений ВеО.

ВеО
Легирование ВеО повышает:
Сопротивление ползучести
Жаропрочность
Длительную прочность
Хром:
Легирование хромом ~0,1%

улучшает:
радиационную стойкость бериллия
повышает жаропрочность.
Покрытие бериллиевых порошков хромом:
существенно улучшает механические
свойства прессованных из таких
порошков изделий.
Cr присутствует в виде соединения CrBe12.

Свойства прессованного бериллия, полученного из порошков с хромовым покрытием

на:
свойства границ зерен
уменьшает скорость взаимодействия

по границам.
Добавление кальция ~0,5% уменьшает
диаметр пузырей гелия,
образующихся при облучении.
Са не ухудшает механических
характеристик бериллия.











.

Предлагаемый состав сплава Be+3%ВеО+0,4%Ca+0,1%Cr

Свойства листов сплавов Ве-Са, полученных ковкой при температуре 1050ºС и последующей прокаткой слитков при температуре 950-800ºС

Диаграмма состояния системы Ве-Са

х12000
Частицы интерметаллида CrBe12 в структуре изостатически обработанного бериллия, х5000
Для

стабилизации структурно-фазового состояния предлагается провести отжиг при температуре 900°С.

условий эксплуатации сформулирована характеристика материала. Материал должен обладать: жаропрочностью,

термостойкостью, радиационной стойкостью, технологичностью.
Разработан материал, подвергнутый деформированию и отжигу, удовлетворяющий требованиям, заявленным в задании. Состав сплава материала: Be+3%ВеО+0,4%Ca+0,1%Cr. Характеристики сплава при рабочих температурах: σв~700 Мпа, σ0.2~650.
Для обеспечения стабильности структурно фазового состояния применяется отжиг на протяжении 100 минут при температуре 9000С.
Предложена технология изготовления блока для бериллиевого отражателя нейтронов. Оптимальной технологией является порошковая металлургия. С использованием VIGA-процесса для получения сферических частиц, и последующее изостатическое прессование.