k

290 9. Materiały odporne na promieniowanie

kie ilości innych pierwiastków. W RFN za najbardziej odpowiedni uznaje się inconel 800 (34 % Ni, 21 % Cr, 43 % Fe). Inconel 600 charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na rozciąganie i pełzanie, ale tylko do temperatury 630    650 °C. W wyższych temperaturach odporność na pełzanie

inconelu 600 gwałtownie spada.

Wobec słabej cyrkulacji, w niektórych częściach drugiego obwodu gromadzą się zanieczyszczenia, a tam może tworzyć się środowisko alkaliczne. Przy podwyższonej temperaturze oznacza to zagrożenie korozją międzykrystaliczną i pękaniem naprężeniowym. Jak wiadomo korozji tej sprzyjają rozpuszczone gazy: wodór, tlen, amoniak.

Na rysunku 9.13 przedstawiono dane charakteryzujące wrażliwość różnych materiałów na pękanie naprężeniowe w zależności od stopnia zasadowości środowiska. Spośród trzech badanych materiałów najwyższą trwałością odznacza się inconel 800.

Rys. 9.13. Wpływ stężenia NaOH w temperaturze 350°C na minimalny czas do powstania pęknięcia o głębokości 100 pm, T_mm w próbkach typu "C". Porównanie skłonności do pęknięć korozyjnych stali nierdzewnej typu 316 (krzywa 1), inconelu 800 (krzywa 2), inconelu 600 (zakreskowane pasmo)

Wysoką niezawodnością, zwłaszcza w agresywnych środowiskach chemicznych, odznaczają się rurociągi ze stopów tytanu. Niestety, wysoka też cena tych stopów bywa nierzadko trudną do pokonania przeszkodą w szerokim ich zastosowaniu w energetyce jądrowej.

9.3.3. Wytworniki ciepła

Wytworniki ciepła są długimi rurami z umieszczonymi w nich tabletkami paliwa z tlenku uranu lub mieszaniny tlenków uranu i plutonu. Są one osłoną i barierą przeciwdziałającą wyjściu produktów reakcji rozszczepienia paliwa do obiegu. Ich konstrukcja powinna pozwalać na ekonomicznie korzystną realizację cyklu paliwowego. Nade wszystko jednak powinny mieć cechy zapewniające bezpieczną pracę elektrowni.

Pierwsze z wymagań narzuca konieczność doboru materiału z małym przekrojem czynnym wychwytywania neutronów. Drugie zaś wymusza stosowanie materiałów o wysokich właściwościach mechanicznych i antykorozyjnych.

Rury wytworników ciepła pierwszych reaktorów atomowych były wykonane ze stali austenitycznych chromowo - niklowych. Owszem, wymagane cechy mechaniczne i antykorozyjne były spełnione, ale skłonność do pęcznienia i duży przekrój wychwytywania neutronów okazały się niedostatkiem zbyt poważnym dla tych stali. Musiały one ustąpić miejsca stopom cyrkonu - Zircalloyom.

W porównaniu ze stalami mają one 15-krotnie mniejszy przekrój wychwytywania neutronów, niski współczynnik rozszerzalności cieplnej, bardzo wysoką odporność na pełzanie i wysoką plastyczność. Na powłoki wytworników ciepła stosuje się też m. in. stopy magnezu.

Racjonalna trwałość materiałów stosowanych w budowie reaktorów atomowych jest osiągalna pod warunkiem spełnienia całego kompleksu wymagań. W szeregu tych wymagań należy wymienić: ściśle określony i kontrolowany skład chemiczny, strukturę materiału, właściwości mechaniczne, fizyczne i chemiczne, a także warunki eksploatacji, tj.: poziom temperatury pracy i strumienia neutronów oraz właściwości korozyjne środowiska.

Nieprzerwanie trwają intensywne prace nad nowymi rozwiązaniami konstrukcyjno - technologicznymi, które gwarantowałyby radykalne