ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000 В.А. Маркелов, В.В. Новиков, М.М. Перегуд, В.Ф. Коньков, В.Н. Шишов, А.А. Балашов ФГУП ВНИИНМ им. - презентация

1 ОПТИМИЗАЦИЯ СПЛАВА Э110 ДЛЯ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ ВВЭР-1000 В.А. Маркелов, В.В. Новиков, М.М. Перегуд, В.Ф. Коньков, В.Н. Шишов, А.А. Балашов ФГУП ВНИИНМ им. А.А.Бочвара, Москва 5-я международная научно-техническая конференция «Обеспечение безопасности АЭС с ВВЭР» 29 мая-1 июня 2007 г., Подольск, Россия ФГУП ОКБ «ГИДРОПРЕСС»

2 ВВЕДЕНИЕ Штатный сплав Э110 на основе смеси электролитического и иодидного Zr обеспечивает оболочкам твэлов ВВЭР-1000 проектные параметры эксплуатации; Осваивается производство губчатого Zr и переход на него в качестве основы сплава Э110; Э110 на основе губки из электролитического Zr ОАО «ЧМЗ» уступает по сопротивлению ползучести штатному сплаву Э110; Задача оптимизировать состав сплава Э110 на основе губки для обеспечения проектных параметров по ползучести твэлов ВВЭР-1000.

3 ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВА Э110 НА ОСНОВЕ ГУБКИ Нет различий со штатным Э110 в структурно-фазовом состоянии; текстуре; кратковременных механических свойствах

4 Маркер плавкиоснова сплава cодержание элемента, ppm FeO губка ОАО «ЧМЗ» Французская губка Электролитический и иодидный Zr Коррозионная стойкость Кинетика коррозии сплава Э110 на разной шихтовой основе

5 Радиационный рост Зависимость деформации радиационного роста от флюенса нейтронов оболочечных труб из сплава Э110 на основе смеси электролитического и иодидного ( ) и губчатого ( ) циркония (облучение в БОР-60)

6 Термическая ползучесть Зависимость окружной деформации термической ползучести от времени для оболочечных труб из сплава Э110 штатного состава по кислороду (300) и железу (100 ppm) при испытании под внутренним давлением (400 ˚С, 100 МПа)

7 Поведение при высокотемпературном окислении Внешний вид образцов из сплава Э110 на основе электролитического и иодидного циркония (а) и губчатого циркония (б) после окисления в паре при 1100 ОС до ЛГО=9,8% и ЛГО=18%, соответственно. Зависимость остаточной пластичности оболочек из сплава Э110 на основе губки от ЛГО (а) (б)

8 Влияние кислорода и железа на свойства оболочек твэлов из сплава Э110 Fe и O – основные легирующие или примесные элементы сплавов Zr; В Э110 на губке ЧМЗ содержание Fe (100 ppm), O ( 300 ppm) и других примесей низкое из-за очистки электролитического циркония при переработке в губку; Сопротивление ползучести и прочность под облучением Э110 на основе губки ЧМЗ ниже, чем штатного Э110; Исследовали сплавы типа Э110 с содержанием: O – до 1300 ppm; Fe – до 2400 ppm

9 Структура и фазовый состав после облучения в реакторе БОР-60: - выделения типа β–Nb и мелкодисперсные радиационно–индуцированные выделения, обогащенные ниобием до облучения: - распределение выделений β–Nb и более крупных – фазы Лавеса Zr(Nb,Fe) 2

10 Кратковременные механические свойства ЖЕЛЕЗО – упрочняет сплав под облучением при рабочей температуре 350 ºC КИСЛОРОД – упрочняет сплав при комнатной температуре, что влияет на технологичность

11 Термическая ползучесть Зависимость скорости окружной термической ползучести для оболочек твэлов при испытании под внутренним давлением (400 ˚С, 100 МПа) от содержания О 2 в сплаве Э110 на основе смеси электролитического и иодидного циркония Зависимость скорости осевой термической ползучести при 400 ˚С, 100 МПа для оболочек твэлов от содержания О 2 в сплаве Э110 на основе губки и смеси электролитического и иодидного циркония

12 Влияние кислорода и железа на радиационную ползучесть оболочечных труб из сплава Э110 на основе смеси электролитического и иодидного циркония в зависимости от флюенса в реакторе БОР ˚С, 130 МПа340 ˚С, 110 МПа Радиационная ползучесть

13 ХарактеристикаКислородЖелезо Механические свойства до облучения 20 ºС+ + +о 350 ºС+о Механические свойства после облучения 20 ºС ºС Ползучесть термическая+ + +о радиационная Равномерная коррозия автоклаво+ реактороо Нодулярная коррозия автоклаво+ реакторо+ Радиационный росто+ + + ВЛИЯНИЕ КИСЛОРОДА И ЖЕЛЕЗА НА ХАРАКТЕРИСТИКИ СПЛАВА Э110 о - не влияет+ - влияет

14 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Проанализировано влияние губчатой основы, добавок Fe и O на структуру и основные свойства сплава Э110; Для обеспечения оболочек твэла из сплава Э110 на основе губки проектными характеристиками по формоизменению необходимо оптимизировать его состав путём легирования кислородом до ppm и железом до ppm.

15 Циркониевый угол диаграммы Zr-Fe-O Э110 штатный Э110 оптимизированный