Dr. Trampus Péter egyetemi tanár 06 20 9855970 trampus@mk.unideb.hu

1. ATOMREAKTOROK ANYAGAI5. előadás • Dr. Trampus Péter • egyetemi tanár • 06 20 9855970 • trampus@mk.unideb.hu

2. Sugárzás és anyag kölcsönhatása Atomreaktorokban keletkező radioaktív sugárzások: • Neutron (n) • Alfa (α) • Béta (β) • Gamma (γ) Jelentőségük különböző!

3. Kölcsönhatás természete • Az anyag megváltoztatja a rajta áthaladó sugárzás tulajdonságait • intenzitását csökkenti, • fékezi • energiáját csökkenti • Radioaktív sugárzás megváltoztatja az anyag szerkezetét • Fizikai / kémiai változásokat eredményez

4. Radioaktív sugárzások Alfa (α) sugárzás: • transzuránok bomlásának következménye • kis hatótávolságú, • intenzitása kicsi Béta (β) sugárzás: • hasadási termékek β bomlása • kis hatótávolságú • intenzitása kicsi Gamma (γ) sugárzás: • maghasadás, hasadványok, transzuránok, szerkezeti anyagok felaktiválódása • hasonló a n sugárzás hatásához, de hatékonysága 1:1000 • hőfejlődést okoz

5. Neutron sugárzás hatása (fémekben) • Magreakciók • Transzmutáció (atomátalakítás) → idegen atomok jelennek meg • Ez a változás kicsi • Rácsatommal való rugalmas ütközés • Kilökés → vakancia + intersztíciós atom (Frenkel pár) Ek = 40 eV • További kilökések (kaszkád), szekunder effektus • Termikusan aktivált folyamatok felgyorsulása (diszlokáció reakciók, diffúzió,...) • Ez a lényeges változás • Helyreállítás (rekombináció) folyamata is lejátszódik

6. Neutron sugárzás energia spektruma • Gyors neutronok • E = 0,1 – 15 MeV • Közepes energiájú neutronok • E ≈ 0,5 eV – 0,5 MeV • Termikus neutronok • E < 0,5 eV

7. GYORS NEUTRONOK fématomok rugalmas ütközés rugalmatlan ütközés Elsődleges sugárkárosodási folyamatok (~10-15 – 10-12 s) Frenkel párok elmozdulás kaszkádok nukleáris reakciók diszlokáció sűrűség növekedése, diffúzió képesség növekedése Károsodás halmozódása (~10-10 – 109 s) mátrix károsodása (diszlokáció hurkok, fürtök…) mátrix precipitációs keményedése (Cu, Mn, Ni, P…) szemcsén belüli és szemcsehatáron történő szegregáció (P) Mechanikai tulajdonságok változása mátrix szilárdság növekedése, szívósság vesztése szemcsehatár menti elridegedés

8. Károsodás jellemzése Károsodási paraméterek: • dpa = displacement per atom (egy atomra eső kilökött atomok száma) • Gyors neutron fluencia (F), E > 0,5/1,0 MeV

9. Mechanikai tulajdonságok megváltozása

10. Károsodás előrejelzése (trendgörbe)

11. Szívós-rideg átmeneti hőmérséklet növekedése

12. Trendgörbe általános alakja ahol A paraméter KÖ kémiai összetétel Φ neutron fluxus F neutron fluencia Ts besugárzási hőmérséklet n, C kitevő, állandó

13. VVER-440 trend görbék • Általános alak • PNAE G-7-002-86 • Nikolaev et al., 2002 • IAEA-TECDOC-1442, 2005

14. Charpy ütővizsgálat

15. Ridegedési hajlam - átmeneti hőmérséklet • Fogalma:szívós állapotból rideg állapotba való átmenet hőmérséklete • Meghatározása: különböző hőmérsékleteken elvégzett dinamikus ütve-hajlító vizsgálattal (Charpy) • Kiértékelése: • előírt ütőmunka érték alapján (KV = 40 J) • a törésre fordított munka-hőmérséklet görbe inflexiós pontjával • a töretfelület arányával • a laterális expanzió alapján

16. Besugárzás hatása az ütőmunka-hőmérséklet görbére

17. Paksi Atomerőmű 1. blokk reaktortartály varratfém eredmények

18. Neutronsugárzás hatása Ütőmunka és szívós-rideg átmeneti hőmérséklet Törési szívósság

19. Szívós-rideg átmenet (1) Anyagminőség: 22NiMoCr37

20. Szívós-rideg átmenet (2) képlékeny elcsúszás hasadás

21. VVER-440 reaktortartály anyagok törési szívósság eredményei

22. Szakítóvizsgálatból mért jellemzők változása