Анализ низкопоточного и низкотемпературного охрупчивания углеродистых сталей в составе конструкций реакторов АЭС

В  экспертных  оценках  НТЦ  ЯРБ  документов  по  хрупкой  прочности  опорных  конструкций  реакторов  автором  неоднократно  указывалось  на  необходимость  учета  низкопоточного  охрупчивания.

Настоящая  работа  выполнена  для  демонстрации  проблемы  и  дает  практический  рецепт  оценки   величин  обсуждаемых  эффектов,  актуальность  которых  в  связи  с  продлением  срока  службы  реакторов  АЭС  трудно  переоценить.

В  опорных  конструкциях  реакторов  используются  малоуглеродистые  стали  обыкновенного  качества  (в  реакторах  ВВЭР)  или  слаболегированные,  которые  эксплуатируются  в  условиях  невысоких  флюенсов,  плотностей  потока  нейтронов  и  температур.

К  данному  моменту  эти  конструкции  выдерживают  проектный  срок  службы,  обоснованный  более  30  лет  назад,  без  учета  названных  эффектов,  по  которым  в  период  проектирования  и  ввода  в  эксплуатацию  результатов  практически  не  имелось.

В  1986  г.,  уже  после  ввода  в  эксплуатацию  первых  реакторов  ВВЭР  и  BWR  за  рубежом,  были  получены  данные  на  реакторе  HFIR  [1]  с  образцами-свидетелями  из  малоуглеродистых  сталей,  которые  показали  существенно  большую  степень  радиационного  охрупчивания  по  сравнению  с  прогнозом,  выполненным  по  результатам  исследования  тех  же  сталей  на  реакторе  МТR  с  плотностью  потока  быстрых  нейтронов  (флакса)  на  3-4  порядка  выше  по  сравнению  с HFIR.  

Обозначенная  проблема,  получившая  название  “проблема  флакса,  или  низкопоточного  охрупчивания”,  за  рубежом  решалась  применительно  к  американским  сталям  опорных  конструкций  в  водо-водяных  и  корабельных  реакторах.  При  этом  диапазон  различия  примесей,  температур  и  других  обстоятельств,  существенно  влияющих  на  охрупчивание,  оказался  весьма  значителен,  что  приводило  порой  к  трудносопоставимым  результатам.