УВЕЛИЧЕНИЕ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ РЕАКТОРОВ ПО КРИТЕРИЮ РАДИАЦИОННОГО ОХРУПЧИВАНИЯ

Атомная энергия перспективное направление в энергетике, а сами атомные электростанции станции, их реакторы и системы ядерной и радиационной безопасности, становятся всё совершеннее. Остаётся лишь не решённая проблема, в области продления срока эксплуатации атомных электростанций, в частности продление срока службы реактора. Реактор является сердцем станции и, к сожалению, единственным незаменяемым элементом. Поэтому, когда срок службы эксплуатации подходит к концу, чтобы не нарушать энергетической безопасности, что повлечет за собой нехватку электроэнергии, приходиться строить новые атомные электростанции, а старые, впоследствии, при введении новых реакторов в работу консервировать. При проектировании АЭС залаживается определенный срок службы реактора, но этот срок службы так, же зависит от самой эксплуатации реактора.

Строительство новых атомных электростанций, взамен станций, у которых подходит к концу эксплуатационный срок, не всегда укладывается в проектные сроки, и, следовательно, реактором продлевается срок службы. Проводится экспертная оценка по специально разработанным технологиям. Но продление жизни реактора возможно лишь на 10-15 лет, и в конечном итоге сердце АЭС «угаснет». В настоящее время есть технология, которая способна продлить срок службы новых реакторов, эта технология материал изготовления самого реактора. Сталь марки 15Х2МФА-А инновационный, отечественный продукт.

В процессе эксплуатации реактора, под действием нейтронного облучения происходит искажение кристаллической решётки материала, в следствии чего, материал становится более хрупким, и теряет свою пластичность. Под воздействием радиации в самом материале происходят диффузионные процессы, что тоже негативно влияет на реактор и приводит к потере эластичности. С диффузией можно бороться, изменив состав стали. В стали 15Х2МФА-А диффузионные процессы минимизированы, так как материал подвергается высокой степени очистки от примесей. Существуют модификации стали А и Б для корпусных реакторов нового поколения.

В состав стали модификации А 15Х2МФА введён никель, как легирующий элемент в пределах 0,2-0,4%. Модификация Б содержание никеля находится в пределах 0,6-0,8 %. Такое содержание никеля не приводит к заметному повышению темпа радиационного охрупчивания, а с учетом сделанной корректировки содержание хрома позволяет обеспечить хорошую прокаливаемость стали в больших сечениях. Обе модификации реакторной корпусной стали обладают высокой радиационной стойкостью вплоть до флюенса нейтронов F=3·1020 н/см2.

Данные стали обладаю повышенной стабильностью механических характеристик в условиях воздействия рабочей температуры и облучения нейтронным потоком при эксплуатации. Качество заготовок (поковка, плита, листовая и штампованная заготовка) обеспечивается специальной технологией, разработанной с применением элементов численного моделирования технологических процессов изготовления крупногабаритных заготовок, начиная от отливки слитка до термической обработки (Рисунок 1), а также комплексной системой контроля качества в процессе производства с проведением авторского надзора. 15Х2МФA-A: 15 означает, что содержание углерода не превышает 0,15%; Х2 — больше 2% хрома, точнее 2,5%; М — до 1% молибдена; Ф – до 0,35% ванадия, А – чистая по примесям, а вторая А означает, что особо чистая. Примеси, а в стали это обычно фосфор и медь, как раз больше всех диффундируют, поэтому суперочистка – непременное условие для суперматериала.

В стали «Прометея» порядка 0,005% фосфора и 0,15% меди. В обычных сталях, к примеру, допускается содержание фосфора до 0,05%. В настоящее время изготавливаются три компонента корпуса атомного реактора проекта ВВЭР-ТОИ, на заводе «Энергомашспецсталь», которые могут быть использованы для строительства Курской АЭС-2. Усовершенствованные теплоустойчивые радиационно-стойкие стали марок 15Х2МФА-А мод. А и 15Х2МФА-А мод. Б обладают конкурентными преимуществами:

·       Обеспечение категории прочности КП45 в крупногабаритных заготовках с толщиной стенки под термическую обработку до 660 мм при исходном значении критической температуры хрупкости Тк0 не выше минус 35°С.

·       Высокое сопротивление радиационному и тепловому охрупчиванию в процессе эксплуатации, обеспечивающее проектный ресурс КР не менее 60-80 лет с возможностью его пролонгации.

·       Обеспечение стабильности рабочих характеристик в течение длительного срока эксплуатации.

·       Превосходит отечественные и зарубежные аналоги при сопоставлении значений рабочих характеристик.

Стали марок 15Х2МФА-А мод. А и 15Х2МФА-А мод. Б по своим механическим и служебным характеристикам превосходят отечественные и зарубежные аналоги. При сравнении характеристик данных сталей и зарубежного аналога (сталь А533В-1) видно существенное превосходство аналогичных показателей сталей, разработанных ФГУП «ЦНИИ КМ

Таблица 1 

Внедрение новых модификаций стали в практику позволит практически снять вопрос об ограничении срока эксплуатации реакторов по критерию радиационного охрупчивания.

Список литературы

1.     Сайт Наука и жизнь, дата обращения 20.01.2016

2.     Сайт Минобрнауки России, дата обращения 20.01.2016