ATOMREAKTOROK ANYAGAI 4. előadás Dr. Trampus Péter egyetemi tanár 06 20 9855970 trampus@mk.unideb.hu

Reaktivitás kompenzáló és szabályozó anyagok Nagy befogási hatáskeresztmetszetű anyagok: B, Cd, Gd, Eu, Hf, Ag, … Bór: B10 izotóp (E0=0,025 eV-nál 3838 barn) felhasználása: boridként (pl. ZrB2), hordozóanyagba ötvözve (bóracél, max. 3%), karbidként (B4C), - leggyakoribb mátrixba keverve (Al2O3-ba) acélt ridegíti B10 dúsítás (20% a természetes)

Acélok Fe, tömeg% > minden más elem C < 2 % (általában) Egyéb elemeket is tartalmaz Acélok csoportosítása: Felhasználás célja szerint: szerkezeti acélok (C<0,4-0,6%) szerszámacélok (0,4%<C<2,06%) különleges acélok Vegyi összetétel szerint (MSZ 10020): Ötvözetlen acélok (minden alkotóeleme < határérték) Korrózióálló acélok Cr- és Ni-tartalom szerint, fő tulajdonságok szerint Fő minőségi osztályok szerint Szövetszerkezet szerint

Fe-C (Fe-Fe3C) ötvözetrendszer ikerdiagramja olvadt állapot eutektikum a c é l o k 2,06% eutektoid Fe-C (Fe-Fe3C) ötvözetrendszer ikerdiagramja

Ötvözők hatása a fázisátalakulásra ötvözetlen acél ausztenitképző ötvözők: Ni, Mn, Co ferritképző ötvözők: Cr, Mo, W, V, Si, Al, Ti

Ötvözés hatása a tulajdonságokra Ausztenit- és ferritképző ötvözők kombinálása: mechanikai (szilárdság, keménység, szívósság, tartósfolyás) tulajdonságok fizikai tulajdonságok korrózióállóság sugárkárosodással szembeni ellenállás átalakulási hőmérsékletek megváltoztatása metallurgiai technológia optimalizálása

Reaktortechnika járatos acéljai Ferrit-perlites acélok Ausztenites korrózióálló acélok Krómtartalmú korrózióálló acélok

Ferrit-perlites acélok Reaktortartály acélok (PWR, VVER) Alacsonyan ötvözött acélok Egyéb nyomástartó berendezések (pl. térfogatkiegyenlítő tartály, gőzfejlesztő ház, főgőz vezeték,…) Ötvözetlen acélok

Reaktortartály acélok Homogén mechanikai tulajdonságok a falvastagság mentén (átedzhetőség) Mechanikai tulajdonságok stabilitása Hegeszthetőség Önthetőség Sugárzásállóság (gyors neutron sugárzással szembeni ellenállás) Ötvözőelemek (C, Cr, Mn, Mo, V, Ni) optimális kombinációja Szennyező elemek (S, P, Cu, Sn, Sb, As,…) alacsony szinten tartása (sugárkárosodás) Termodinamikailag stabil karbidok létrehozása (kiválásos keményedés)

Reaktortartály acélok kémiai összetétele

15H2MFA acél gyártása Tüskén kovácsolt, nemesített gyűrűk Fedettívű hegesztés fedőpor alatt Előmelegítés: 300-350 °C Megeresztés hegesztés (plattírozás) után: 660-680 °C (15-60 h) Szövetszerkezet: bainit (némi pro-eutektoidos ferrittel és martenzittel), finom eloszlású Mo- és V-karbidokkal (MeC, Me7C3, Me23C6) Plattírozás: háromrétegű szalagelektródás fedettívű hegesztéssel, bizonyos helyeken kézzel

15H2MFA acél szövetszerkezete 50mm Hegesztési varrat Kovácsolt öv

Termodinamikai stabilitás (ismételt hőkezelések) 1 Alsó csonk öv 2 3/5 hegesztési varrat Hőkezelés: I: 3/5 varrat hegesztése után; II: 3/5 varrat előtti kézi plattírozás után 3 Felső öv (zóna öv) 4 5/6 hegesztési varrat Hőkezelés: I: 5/6 varrat hegesztése után; II: plattírozás és 6/8 varrat után (együtt); III: 3/5 varrat után; IV: 3/5 varrat előtti kézi plattírozás után 5 Középső öv 6 6/8 hegesztési varrat 7 Alsó öv 8 8/9,10 hegesztési varrat 9 Fenék 10 Kézi plattírozás. Hőkezelés: 3/5 előtti kézi plattírozás után 11 Plattírozás: felső és középső öv, 5/6 varrat előtt (együtt). Hőkezelés: I: 6/8 varrat után; II: 3/5 varrat után; III: 3/5 varrat előtti kézi plattírozás után 12 13 Plattírozás 14 VVER-440 660-680 °C 15 – 60 h megeresztő hőkezelés

Reaktortartály acélok mechanikai tulajdonságai

15H2MFA acél folyáshatárának változása

Neutronsugárzás hatása (1) Szakítóvizsgálatból mért jellemzők változása

Neutronsugárzás hatása (2) Ütőmunka és szívós-rideg átmeneti hőmérséklet Törési szívósság

Neutronsugárzás hatása (3)

Neutronsugárzás hatása (4)

Ötvözetlen acélok