Faktori koji utječu na korozijsko pucanje ploča otpornih na habanje za unutrašnje komponente reaktora
Unutrašnjost reaktora je ključna oprema u nuklearnim elektranama. Oni imaju ulogu podrške i fiksiranja osnovnih komponenti. Oni su direktno povezani sa radnom sigurnošću i efikasnošću reaktora i ključni su za osiguranje sigurnosti i pouzdanosti reaktorskog sistema. Unutrašnje komponente reaktora su uglavnom napravljene od austenitnih ploča otpornih na habanje sa dobrom otpornošću na koroziju. Međutim, pod radnim uvjetima nuklearnog reaktora, ploče otporne na habanje koje rade u teškim uvjetima kao što su jako neutronsko zračenje i korozija vode na visokim temperaturama podložne su naprezanju. Ekološki osjetljivi lomovi predstavljeni korozionim pucanjem (SCC) i radijacijskim ubrzanim korozionim prslinama (IASCC) postali su najkritičnija pitanja koja utiču na dugoročni siguran rad opreme za nuklearnu energiju.
Sveobuhvatno istraživanje je sprovedeno na međunarodnom nivou o ponašanju SCC unutrašnjih komponenti reaktora. Na primjer, američki Institut za istraživanje električne energije (CIR projekat) i Nacionalna laboratorija Oak Ridge (Halden Reactor Project) izveli su simulacije protonskog zračenja o oštećenju neutronskog zračenja unutrašnjih komponenti reaktora i analizirali utjecaj mehanizama IASCC, parametara okoliša i materijal hemijski elementi na SCC. Analiza uticaja, radijaciona razgradnja i procena uticaja krhkosti vodonika na SCC, itd. Njegov istraživački opseg obuhvata materijale, hemijsko okruženje vode, mehanizam nastanka, itd. Francuski institut za starenje materijala MAI (INTERNALS projekat) je sproveo istraživanje mikrostrukture i granice zrna analiza hemijskog sastava ploča otpornih na habanje unutar reaktora, analiza strukture korozije prsline SCC-a i analiza uticajnih faktora. Japanska agencija za sigurnost nuklearne energije JNES je sprovela istraživanje o osjetljivosti SCC-a, mehanizmima loma i stopama rasta pukotina. Međutim, domaća istraživanja ploča otpornih na habanje za unutrašnje komponente reaktora su u povojima, a malo je istraživanja o osjetljivim faktorima SCC-a (posebno IASCC nakon zračenja) domaćih ploča otpornih na habanje nuklearnog kvaliteta u vodenim sredinama na visokim temperaturama. Istraživači sa Instituta za termalno inženjerstvo u Suzhouu proveli su studiju o faktorima utjecaja pH vrijednosti i radijacijskog oštećenja na SCC ploča otpornih na habanje unutrašnjih komponenti kućnog reaktora u simuliranom vodenom okruženju primarnog kruga nuklearne elektrane sa vodenim reaktorom pod pritiskom.
Materijal koji se koristi za istraživanje je austenitna ploča otporna na habanje (francuski brend Z6CND17.12) koja se koristi za zavrtnje komaming ploča komponenti reaktora nuklearne elektrane, (1060+/-10) stepen tretmana rastvorom visoke temperature, i vodeno hlađenje. Materijal ima granicu tečenja od 606MPa, vlačnu čvrstoću od 658MPa i omjer popuštanja i čvrstoće od 0,92. Istraživanja pokazuju da su pH vrijednost i radijacijsko oštećenje važni faktori koji utiču na performanse ploča otpornih na habanje SCC za unutrašnje komponente nuklearnog reaktora.
U poređenju sa visokotemperaturnim vodenim okruženjem sa pH od 7.0, pH vrijednosti od 6,4 i 7,5 će dovesti do smanjenja istezanja i vremena loma ploče otporne na habanje. SCC osjetljivost ploče otporne na habanje je manja u otopini pH 7.{10}}, koja iznosi 3,9%. U uslovima pH 6,4 i 7,5 vodenih rastvora, osetljivost SCC se povećava na 7,3% i 15,5% respektivno. Ovo pokazuje da pH vrijednost vodene otopine visoke temperature ima direktan utjecaj na performanse SCC ploče otporne na habanje, a pH vrijednost je važan faktor osjetljivosti koji utiče na performanse SCC. Prema modelu anodne otopine SCC, H+ u kiseloj otopini difundira u vrh pukotine materijala. Pod djelovanjem naprezanja na uzorak dolazi do kidanja pasivizirajućeg filma na površini metala, a izloženi svježi metal reagira s korozivnom tekućinom i formira SCC pukotine. Usljed prodiranja korozivne tekućine na površini se s obje strane pukotine stvara i veliki broj jamica. Ova piting korozija postaje izvor pukotina i uzrokuje mikro-pukotine na površini uzorka. Formiranje mikro-pukotina dovodi kiseli rastvor u kontakt sa svežim metalom, čime se potiče širenje pukotina. . U okruženju alkalnog rastvora, pod uslovima male brzine deformacije, rastvor može u potpunosti komunicirati sa lokalnim rastvorom u pukotini, a rastvor vrha pukotine takođe ima dovoljno vremena da stupi u interakciju sa metalnim atomima vrha pukotine, omogućavajući hemijski i elektrohemijski vrh pukotine. reakcije se odvijaju glatko, uzrokujući da se alkalna otopina lokalno koncentrira na vrhu pukotine, uzrokujući SCC ubrzanje ploče otporne na habanje.
Nakon što se ploča otporna na habanje ozrači nabijenim česticama, dolazi do IASCC fenomena zbog utjecaja iradijacijskih defekata i lokalne deformacije na nastanak pukotine, što značajno povećava osjetljivost SCC ploče otporne na habanje. Zbog ograničenja dubine oštećenja ionskim zračenjem, ne mogu se uočiti očigledne promjene u morfologiji SSRT prijeloma.
