Kruchość neutronowa

Kruchość neutronowa , czasem szerzej kruchość radiacyjna , to kruchość różnych materiałów w wyniku działania neutronów . Jest to widoczne przede wszystkim w reaktorach jądrowych , w których uwalnianie wysokoenergetycznych neutronów powoduje długoterminową degradację materiałów reaktora. Kruchość jest spowodowana mikroskopijnym ruchem atomów , w które uderzają neutrony; to samo działanie powoduje również pęcznienie wywołane neutronami, powodujące powiększanie się materiałów i efekt Wignera powodując gromadzenie się energii w niektórych materiałach, co może prowadzić do nagłego uwolnienia energii .

Mechanizmy kruchości neutronów obejmują:

• Utwardzanie i przypinanie dyslokacji dzięki cechom nanometrów utworzonym przez napromieniowanie
• Generowanie defektów sieci w kaskadach kolizji przez wysokoenergetyczne atomy odrzutu powstające w procesie rozpraszania neutronów .
• Dyfuzja głównych defektów, która prowadzi do większych ilości dyfuzji substancji rozpuszczonej, a także tworzenie kompleksów defekt-rozpuszczona substancja w nanoskali, klastrów substancji rozpuszczonej i odrębnych faz.

Kruchość w reaktorach jądrowych

Kruchość wywołana promieniowaniem neutronowym ogranicza żywotność zbiorników ciśnieniowych reaktorów (RPV) w elektrowniach jądrowych z powodu degradacji materiałów reaktora. Aby działać z wysoką wydajnością i bezpiecznie utrzymywać wodę chłodzącą w temperaturze około 290ºC i ciśnieniu od ~7 MPa (dla reaktorów z wrzącą wodą ) do 14 MPa (dla reaktorów z wodą ciśnieniową ), RPV musi być wykonany ze stali o grubych przekrojach. Ze względu na przepisy prawdopodobieństwo awarii RPV musi być bardzo niskie. Aby osiągnąć wystarczające bezpieczeństwo, konstrukcja reaktora zakłada duże pęknięcia i ekstremalne warunki obciążenia. W takich warunkach prawdopodobne Tryb uszkodzenia to szybkie, katastrofalne pęknięcie , jeśli stal naczynia jest krucha. Wytrzymałe metale nieszlachetne RPV, które są zwykle używane, to płyty A302B, A533B lub odkuwki A508; są to hartowane i odpuszczane stale niskostopowe z głównie odpuszczoną mikrostrukturą bainityczną. W ciągu ostatnich kilku dziesięcioleci kruchość RPV została rozwiązana poprzez zastosowanie twardszych stali o niższej zawartości śladowych zanieczyszczeń, zmniejszenie strumienia neutronów, któremu podlega naczynie, oraz wyeliminowanie spawów pasowych. Jednak kruchość pozostaje problemem w przypadku starszych reaktorów.

Ciśnieniowe reaktory wodne są bardziej podatne na kruchość niż reaktory z wrzącą wodą. Wynika to z faktu, że PWR wytrzymują więcej uderzeń neutronów. Aby temu przeciwdziałać, wiele PWR ma specyficzną rdzenia , która zmniejsza liczbę neutronów uderzających w ścianę naczynia. Co więcej, projekty PWR muszą być szczególnie uważne na kruchość spowodowaną szokiem termicznym pod ciśnieniem, scenariuszem wypadku, który ma miejsce, gdy zimna woda wpływa do zbiornika reaktora pod ciśnieniem, wprowadzając duże naprężenia termiczne . To naprężenie termiczne może spowodować pęknięcie, jeśli zbiornik reaktora jest wystarczająco kruchy.

Zobacz też

• Uszkodzenia spowodowane promieniowaniem

• „Informator o problemach ze zbiornikami ciśnieniowymi reaktora” . Komisja Dozoru Jądrowego . luty 2016 r.
• Pu, Jue (18 marca 2013). „Kruchość promieniowania” . Uniwersytet Stanforda .

Konkretny