Neutronová křehkost - Neutron embrittlement

Neutronová křehkost, někdy širší radiační křehkost, je křehkost různých materiálů v důsledku působení neutrony. Toto je primárně vidět v jaderné reaktory, kde uvolňování vysokoenergetických neutronů způsobuje dlouhodobou degradaci materiálů reaktoru. Křehnutí je způsobeno mikroskopickým pohybem atomy které jsou zasaženy neutrony; stejná akce také vede k otok vyvolaný neutrony způsobující zvětšení velikosti materiálů a Wignerův efekt způsobující hromadění energie v určitých materiálech, které může vést k náhlým únikům energie.

Mezi neutronové křehké mechanismy patří:

  • Kalení a dislokační připnutí díky nanometrovým vlastnostem vytvořeným ozářením
  • Generování mřížových defektů v kolizní kaskády prostřednictvím vysokoenergetických atomů zpětného rázu produkovaných v procesu rozptyl neutronů.
  • Difúze hlavních defektů, která vede k vyšším množstvím difúze rozpuštěných látek, a také tvorba shlukových komplexů defektů a rozpuštěných látek v nanoměřítku, shluky rozpuštěných látek a odlišné fáze.[1]

Křehkost v jaderných reaktorech

Křehnutí ozařováním neutronů omezuje životnost tlakové nádoby reaktoru (RPV) v jaderných elektrárnách v důsledku degradace materiálů reaktoru. Aby bylo možné pracovat s vysokou účinností a bezpečně obsahovat chladicí vodu při teplotách kolem 290 ° C a tlacích ~ 7 MPa (pro vroucí vodní reaktory ) na 14 MPa (pro tlakovodní reaktory ), RPV musí být z ocelového profilu. Vzhledem k předpisům musí být pravděpodobnost selhání RPV velmi nízká. Pro dosažení dostatečné bezpečnosti konstrukce reaktoru předpokládá velké trhliny a extrémní podmínky zatížení. Za takových podmínek pravděpodobné poruchový režim je rychlá, katastrofická zlomenina pokud je ocel nádoby křehká. Tvrdé základní kovy RPV, které se obvykle používají, jsou desky A302B, A533B nebo výkovky A508; jedná se o kalené a popouštěné nízkolegované oceli s primárně popouštěnými bainitickými mikrostrukturami. V posledních několika desetiletích bylo křehnutí RPV řešeno použitím houževnatých ocelí s nižším obsahem stopových nečistot, snížením toku neutronů, kterému je nádoba vystavena, a eliminací svarů pásu. Křehnutí však zůstává problémem pro starší reaktory.[2]

Reaktory s tlakovou vodou jsou náchylnější k křehnutí než reaktory s vroucí vodou. To je způsobeno tím, že PWR udržují více neutronových dopadů. Aby se tomu zabránilo, mnoho PWR má specifické jádro konstrukce, která snižuje počet neutronů dopadajících na stěnu cévy. Kromě toho musí konstrukce PWR zvláště dbát na křehnutí kvůli tlakovému tepelnému šoku, scénáři nehody, ke kterému dochází, když studená voda vstupuje do tlakové nádoby reaktoru a zavádí velké tepelné namáhání. Toto tepelné namáhání může způsobit prasknutí, pokud je nádoba reaktoru dostatečně křehká.[3]

Reference

  • „Základní informace o problémech s tlakovými nádobami reaktoru“. Komise pro jadernou regulaci. Únor 2016.
  • Pu, Jue (18. března 2013). „Radiační křehkost“. Stanfordská Univerzita.
Charakteristický
  1. ^ „Křehkost tlakových nádob jaderných reaktorů“. www.tms.org. Citováno 2018-03-02.
  2. ^ Odette, G. R .; Lucas, G. E. (2001-07-01). "Křehnutí tlakových nádob jaderného reaktoru". JOM. 53 (7): 18–22. Bibcode:2001JOM .... 53g..18O. doi:10.1007 / s11837-001-0081-0. ISSN  1047-4838.
  3. ^ „Základní informace o problémech s tlakovými nádobami reaktoru“. Komise pro jadernou regulaci Spojených států. 8. dubna 2016. Citováno 1. březen, 2018.