عوامل موثر بر ترک خوردگی تنشی صفحات مقاوم در برابر سایش برای اجزای داخلی راکتور
قطعات داخلی رآکتور تجهیزات کلیدی در نیروگاه های هسته ای هستند. آنها نقش پشتیبانی و تثبیت اجزای اصلی را دارند. آنها به طور مستقیم با ایمنی عملیاتی و کارایی راکتور مرتبط هستند و برای اطمینان از ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم راکتور بسیار مهم هستند. اجزای داخلی راکتور عمدتا از صفحات مقاوم در برابر سایش آستنیتی با مقاومت در برابر خوردگی خوب ساخته شده اند. با این حال، تحت شرایط عملکرد راکتور هسته ای، صفحات مقاوم در برابر سایش که در شرایط سخت مانند تشعشعات نوترونی قوی و خوردگی آب با دمای بالا کار می کنند، مستعد استرس هستند. شکستگیهای حساس به محیطزیست که توسط ترک خوردگی (SCC) و ترک خوردگی تنشی تسریعشده با تشعشع (IASCC) نشان داده میشوند، به مهمترین مسائلی تبدیل شدهاند که بر عملکرد ایمن بلندمدت تجهیزات انرژی هستهای تأثیر میگذارند.
تحقیقات جامعی در سطح بین المللی در مورد رفتار SCC اجزای داخلی راکتور انجام شده است. به عنوان مثال، موسسه تحقیقات نیروی الکتریکی ایالات متحده (پروژه CIR) و آزمایشگاه ملی Oak Ridge (پروژه راکتور هالدن) شبیه سازی تابش پروتون را بر روی آسیب تشعشعات نوترونی به اجزای داخلی راکتور انجام داده اند و تاثیر مکانیسم های IASCC، پارامترهای محیطی و عناصر شیمیایی مواد در SCC. تجزیه و تحلیل ضربه، تجزیه تشعشع و ارزیابی تاثیر شکنندگی هیدروژن بر روی SCC و غیره. دامنه تحقیقاتی آن مواد، محیط شیمیایی آب، مکانیسم وقوع و غیره را در بر می گیرد. تجزیه و تحلیل ترکیب شیمیایی صفحات مقاوم در برابر سایش در راکتور، تجزیه و تحلیل ساختار خوردگی ترک SCC، و تجزیه و تحلیل عوامل موثر. سازمان ایمنی انرژی هستهای ژاپن JNES تحقیقاتی را در مورد حساسیت SCC، مکانیسمهای شکست شکستگی و نرخ رشد ترک انجام داده است. با این حال، تحقیقات داخلی در مورد صفحات مقاوم در برابر سایش برای اجزای داخلی راکتور در مراحل اولیه خود است و تحقیقات کمی در مورد عوامل حساس SCC (به ویژه IASCC پس از تابش) صفحات مقاوم در برابر سایش درجه هسته ای خانگی در محیط های آب با دمای بالا وجود دارد. محققان موسسه تحقیقات مهندسی حرارتی سوژو مطالعهای را بر روی عوامل مؤثر بر مقدار pH و آسیب تشعشع بر روی SCC صفحات مقاوم در برابر سایش برای اجزای داخلی راکتور خانگی در یک محیط آب مدار اولیه شبیهسازی شده یک نیروگاه هستهای راکتور آب تحت فشار انجام دادند.
ماده مورد استفاده برای تحقیق یک صفحه مقاوم در برابر سایش آستنیتی (با نام تجاری فرانسوی Z6CND17.12) است که برای پیچ و مهره های صفحه کومینگ اجزای راکتور نیروگاه هسته ای استفاده می شود، (1060+/-10) درجه حرارت بالا درمان محلول، و خنک کننده آب این ماده دارای مقاومت تسلیم 606 مگاپاسکال، مقاومت کششی 658 مگاپاسکال و نسبت تسلیم به مقاومت 0.92 است. تحقیقات نشان میدهد که مقدار pH و آسیب تشعشع عوامل مهمی هستند که بر عملکرد صفحات مقاوم در برابر سایش SCC برای اجزای داخلی راکتور انرژی هستهای تأثیر میگذارند.
در مقایسه با محیط آبی با دمای بالا با pH 7. 0، مقادیر pH 6.4 و 7.5 منجر به کاهش ازدیاد طول و زمان شکست صفحه مقاوم در برابر سایش خواهد شد. حساسیت SCC صفحه مقاوم در برابر سایش در محلول pH 7 کمتر است که 3.9٪ است. در شرایط pH 6.4 و 7.5 محلول های آبی، حساسیت SCC به ترتیب به 7.3٪ و 15.5٪ افزایش می یابد. این نشان می دهد که مقدار pH محلول آبی با دمای بالا تأثیر مستقیمی بر عملکرد SCC صفحه مقاوم در برابر سایش دارد و مقدار pH یک عامل حساس مهم است که بر عملکرد SCC تأثیر می گذارد. با توجه به مدل انحلال آندی SCC، H+ در محلول اسیدی در نوک ترک ماده منتشر می شود. تحت اثر تنش بر روی نمونه، فیلم غیرفعال سازی روی سطح فلز پاره می شود و فلز تازه در معرض دید با مایع خورنده واکنش می دهد و ترک های SCC ایجاد می کند. در اثر نفوذ مایع خورنده، تعداد زیادی گودال حفره ای نیز در سطح دو طرف ترک ایجاد می شود. این خوردگی حفره ای منشاء ترک می شود و باعث ایجاد ترک های ریز در سطح نمونه می شود. تشکیل ریز ترکها، محلول اسیدی را با فلز تازه تماس میگیرد و در نتیجه باعث گسترش ترک میشود. . در یک محیط محلول قلیایی، در شرایط نرخ کرنش آهسته، محلول می تواند به طور کامل با محلول محلی در ترک ارتباط برقرار کند، و محلول نوک ترک نیز زمان کافی برای برهمکنش با اتم های فلزی نوک ترک دارد و به مواد شیمیایی و الکتروشیمیایی نوک ترک اجازه می دهد. واکنش ها به آرامی پیش می روند و باعث می شود محلول قلیایی به صورت موضعی در نوک ترک متمرکز شود و باعث شتاب SCC صفحه مقاوم در برابر سایش شود.
پس از تابش صفحه مقاوم در برابر سایش با ذرات باردار، پدیده IASCC به دلیل تأثیر عیوب تابش و تغییر شکل موضعی در شروع ترک رخ می دهد که به طور قابل توجهی حساسیت SCC صفحه مقاوم به سایش را افزایش می دهد. با توجه به محدودیت عمق آسیب تابش یونی، هیچ تغییر آشکاری در مورفولوژی شکستگی SSRT مشاهده نمی شود.
