ATOMREAKTOROK ANYAGAI 5. előadás

Az előadások a következő témára: "ATOMREAKTOROK ANYAGAI 5. előadás"— Előadás másolata:

1 ATOMREAKTOROK ANYAGAI 5. előadás
Dr. Trampus Péter egyetemi tanár

2 Sugárzás és anyag kölcsönhatása
Atomreaktorokban keletkező radioaktív sugárzások: Neutron (n) Alfa (α) Béta (β) Gamma (γ) Jelentőségük különböző!

3 Kölcsönhatás természete
Az anyag megváltoztatja a rajta áthaladó sugárzás tulajdonságait intenzitását csökkenti, fékezi energiáját csökkenti Radioaktív sugárzás megváltoztatja az anyag szerkezetét Fizikai / kémiai változásokat eredményez

4 Radioaktív sugárzások
Alfa (α) sugárzás: transzuránok bomlásának következménye kis hatótávolságú, intenzitása kicsi Béta (β) sugárzás: hasadási termékek β bomlása kis hatótávolságú Gamma (γ) sugárzás: maghasadás, hasadványok, transzuránok, szerkezeti anyagok felaktiválódása hasonló a n sugárzás hatásához, de hatékonysága 1:1000 hőfejlődést okoz

5 Neutron sugárzás hatása (fémekben)
Magreakciók Transzmutáció (atomátalakítás) → idegen atomok jelennek meg Ez a változás kicsi Rácsatommal való rugalmas ütközés Kilökés → vakancia + intersztíciós atom (Frenkel pár) Ek = 40 eV További kilökések (kaszkád), szekunder effektus Termikusan aktivált folyamatok felgyorsulása (diszlokáció reakciók, diffúzió,...) Ez a lényeges változás Helyreállítás (rekombináció) folyamata is lejátszódik

6 Neutron sugárzás energia spektruma
Gyors neutronok E = 0,1 – 15 MeV Közepes energiájú neutronok E ≈ 0,5 eV – 0,5 MeV Termikus neutronok E < 0,5 eV

7 Elsődleges sugárkárosodási folyamatok (~10-15 – 10-12 s) Károsodás
GYORS NEUTRONOK fématomok rugalmas ütközés rugalmatlan ütközés Elsődleges sugárkárosodási folyamatok (~10-15 – s) Frenkel párok elmozdulás kaszkádok nukleáris reakciók diszlokáció sűrűség növekedése, diffúzió képesség növekedése Károsodás halmozódása (~10-10 – 109 s) mátrix károsodása (diszlokáció hurkok, fürtök…) mátrix precipitációs keményedése (Cu, Mn, Ni, P…) szemcsén belüli és szemcsehatáron történő szegregáció (P) Mechanikai tulajdonságok változása mátrix szilárdság növekedése, szívósság vesztése szemcsehatár menti elridegedés

8 Károsodás jellemzése Károsodási paraméterek:
dpa = displacement per atom (egy atomra eső kilökött atomok száma) Gyors neutron fluencia (F), E > 0,5/1,0 MeV

9 Mechanikai tulajdonságok megváltozása

10 Károsodás előrejelzése (trendgörbe)

11 Szívós-rideg átmeneti hőmérséklet növekedése

12 Trendgörbe általános alakja
ahol A paraméter KÖ kémiai összetétel Φ neutron fluxus F neutron fluencia Ts besugárzási hőmérséklet n, C kitevő, állandó

13 VVER-440 trend görbék Általános alak PNAE G-7-002-86
Nikolaev et al., 2002 IAEA-TECDOC-1442, 2005

14 Charpy ütővizsgálat

15 Ridegedési hajlam - átmeneti hőmérséklet
Fogalma: szívós állapotból rideg állapotba való átmenet hőmérséklete Meghatározása: különböző hőmérsékleteken elvégzett dinamikus ütve-hajlító vizsgálattal (Charpy) Kiértékelése: előírt ütőmunka érték alapján (KV = 40 J) a törésre fordított munka-hőmérséklet görbe inflexiós pontjával a töretfelület arányával a laterális expanzió alapján

16 Besugárzás hatása az ütőmunka-hőmérséklet görbére

17 Paksi Atomerőmű 1. blokk reaktortartály varratfém eredmények

18 Neutronsugárzás hatása
Ütőmunka és szívós-rideg átmeneti hőmérséklet Törési szívósság

19 Szívós-rideg átmenet (1)
Anyagminőség: 22NiMoCr37

20 Szívós-rideg átmenet (2)
képlékeny elcsúszás hasadás

21 VVER-440 reaktortartály anyagok törési szívósság eredményei

22 Szakítóvizsgálatból mért jellemzők változása