NA108-MATERIALE NUCLEARE

Enumerati cerințele pe care trebuie să le îndeplinească materialele nucleare.

� proprietățile nucleare (secțiuni eficace de reacție, putere de încetinire),

� proprietățile termice (conductivitate termică, căldura specifică, coeficient de dilatare termică),

� proprietățile mecanice (rezistența mecanică, oboseala, fluaj, ductilitate),

� proprietățile chimice,

� rezistența la coroziune,

� efectele iradierii (fragilizare, umflare, fluaj),

� prelucrabilitate și costuri de fabricație.

� rezistența la fum

Cerințele specifice pe care trebuie să le dețină un material moderator.

� o buna stabilitate termica si la iradiere,

� compatibilitatea chimica cu materialele structurale si cu agentii de racire,

� o conductibilitate termica ridicata,

� tehnologii de productie accesibile la un cost cat mai redus

Parametrii de control ai agentului de răcire, precizând pentru fiecare dintre aceștia importanța menținerii în anumite limite.

� pH-ul → Specificatia pentru pH este influentata, in principal, de viteza de coroziune a otelului carbon, de procesul de transport al activitatii si de coroziunea aliajelor de zirconiu

� concentratia de deuteriu dizolvat → asigurarea unui raport optim D/O pentru a minimiza coroziunea

� concentratia de cloruri → trebuie sa fie la un nivel ALARA. Este cauza coroziunii fisurante sub tensiune a otelului inox si aliajelor pe baza de Ni si cauza pittingului la otelul carbon

� activitatea de I-131 → principiului ALARA (scenarii post-accident postulate)

Explicați pe scurt modificarea proprietăților de ecranare ale betonului sub acțiunea temperaturii și iradierii.

Temperatura – Incalzirea betonului comporta riscul pierderii unei parti din apa libera si din apa legata chimic in el. Aceasta poate produce tensiuni interne pana la fisurarea betonului. Daca betonul este utilizat ca protectie biologica, pierderea apei reduce eficienta ecranarii.

Iradierea – se modifica in principal proprietatile agregatelor. Consecinte: cresterea fluxului de neutroni termici, cresterea fluentei, cresterea caldurii generata pe volum, reducerea greutatii, scaderea rezistentei la rupere

Rezistenta la coroziune dar nu si la uzura in mediul puternic agresiv cu care acestea vin in contact (apa presurizata la temperaturi ridicate, vapori de apa, metale lichide etc);

Precizați metodele de limitare și control ale fenomenului DHC (Delayed Hydride Cracking). Scrieti câte un exemplu practic pentru fiecare metodă precizată.

� minimizarea pericolului de aparitie a eforturilor reziduale mari in tuburi prin (oricare din acestea): imbunatatirea procedurilor de mandrinare, inspectia imbinarilor mandrinate; identificarea tuburilor cu eforturi reziduale ridicate si detensionarea acestora; identificarea si controlul defectelor de fabricatie, reducerea presiunii in SPTC si incalzirea si racirea rapida prin zona temperaturilor critice (150÷200°C); minimizandu-se timpul la care hidrurile sunt supuse unor eforturi de intindere.

� minimizarea ratei de acumulare a hidrogenului in materialul tubului prin (oricare din acestea): utilizarea aliajelor cu rata de acumulare a hidrogenului din reactia de oxidare mica (ex: aliaj Zr-2.5% Nb); controlul chimismului agentului primar (controlul concentratiei de D2/O2 dizolvat in agentul primar, asigurandu-se conditiile necesare mentinerii integritatii stratului de oxid de zirconiu si limitandu-se sursa de deuteriu); controlul concentratiei de O2 in sistemul gazului inelar, asigurandu-se conditiile oxidative necesare mentinerii integritatii stratului de oxid de zirconiu pe suprafata exterioara a tuburilor de presiune.

� minimizarea pericolului de aparitie a contactului dintre tubul de presiune si tubul calandria prin inspectia periodica a canalelor de combustibil pentru controlul pozitiei arcurilor distantiere.

Controlul concentrației de oxigen in gazul de acoperire a moderatorului se realizeaza pentru :

Reducerea riscului excursiilor de deuteriu

A înlătura pericolul unei explozii, oxigenul fiind inflamabil

ca oxigenul generează combustia și promovează coroziunea materialelor

Rezistența la oboseală scade dacă:

Materialul este lustruit (nu prezintă zgârieturi, crestături, are rugozitate mică);

Materialul prezintă zgârieturi, crestături, rugozitate mare;

Materialul are o structură omogenă;

Materialului I se îndepărtează acoperirea anticorozivă.

Capacitatea unui material de a absorbi o anumită cantitate de energie înainte de a se rupe, atunci cand este lovit brusc de un corp solid se numește:

Rezistenta

Rezilienta

Duritate

Ecruisare

În comparație cu Zr-4, aliajul Zr-2.5Nb are:

Ductilitate mai mare;

Rezistență mecanică superioară;

Cost de fabricație redus;

Rezistență mecanică inferioară.

Unul dintre factorii care cresc rata de fluaj a materialelor este:

Iradierea materialului

Acțiunea corozivă a mediului;

Concentrarea locală;

Concentrația de C în material;

Dintre factorii care influențează procesul de coroziune-eroziune pot fi:

Concentrația de Fe în oțel;

Condițiile meteorologice;

Condițiile de prelucrabilitate.

Condițiile termo-hidraulice;

Apa grea moderator are față de apa ușoară:

Greutate mai mare;

Raport de moderare mai mare;

Putere de moderare mai mare;

Decrementul logaritmic mediu mai mare.

Criteriul LBB (Leak-Before-Break):

Are loc producerea unei fisuri bruște de lungime critică în TP care duce la spargerea tubului, urmată de scurgeri de agent de răcire;

Se referă la ruperi care s-au produs datorita contactului dintre TP si TC;

Începe cu difuzia hidrogenului/deuteriului in peretele tubului datorita contactului dintre TP si TC, continuand cu formarea nodulilor (blisters) si cresterea acestora si fisurarea hidrurii, stabilind un nou contact in zona imediat alaturata, continuand cu unirea fisurilor, repetarea procesului si aparitia unei fisuri de lungime critica;

Nu se va produce brusc o fisură de lungime critică în peretele TP, care să producă spargerea tubului, ci vor fi detectate scurgeri de apă grea în gazul inelar prin fisură înainte de atingerea lungimii critice a fisurii.

Unul dintre parametrii de control ai apei grele agent de răcire este:

Activitatea de I-131;

Concentrația de substanțe organice;

Conductivitatea electrică;

Concentrația de nitrați.

Printre parametrii ce caracterizează comportarea elementelor combustibile în funcționarea reactorului se numără:

Temperatura interstițiului axial pastilă-teacă;

Topirea pastilelor de combustibil în centru;

Limita de curgere a pastilei de combustibil.

Eforturile și deformația tecii;

O modificare dimensională a tubului de presiune este:

Ecruisarea

Hidrurarea

Sageata

Fisurarea

La reactorul PHWR CANDU barele de siguranta din sistemul SOR1 sunt realizate din:

Hafniu aliat;

Gadoliniu, sub forma de solutie de nitrat de gadoliniu;

Carbură de bor.

Cadmiu placat cu oțel inoxidabil;

În cazurile în care este necesară o mare capacitate de atenuare a neutronilor termici sau de absorbție a radiațiilor γ de energie mare se folosesc:

Betoane grele cu magnetită și hematită;

Betoanele obișnuite;

Betoanele cu barită.

Betoanele cu bor;

Fascicolul de combustibil de tip CANFLEX conține:

35 creioane de combustibil;

43 creioane de combustibil;

7 creioane de combustibil;

37 creioane de combustibil cu dimensiuni diferite.

La CNE Cernavodă elementul combustibil conține între teacă și pastilă (interstițiu):

Un amestec de ulei si grafit (CANLUB);

Heliu

Apa grea

Dioxid de Carbon

Temperatura de topire a dioxidului de uraniu (neiradiat) din care sunt fabricate pastilele de combustibil este de:

2500°C

1800°C;

2000°C

2800°C

Una dintre cauzele care au dus la coroziunea prin pitting este legată de:

Neetanșeități la condensator și pătrunderi de cloruri;

Neetanșeități ale canalelor de combustibil și pătrunderi de cloruri;

Neetanșeități la turbină și pătrunderi de cloruri;

Niciuna dintre variantele de mai sus.

Fragilitatea este:

Proprietatea materialelor de a se trage în fire subțiri fără a se rupe.

Proprietatea materialelor de a se întinde înainte de rupere;

Proprietatea materialelor de a trage în foi subțiri fără a se rupe;

Proprietatea materialelor metalice de a se rupe brusc sub acțiunea solicitărilor, fără a suferi în prealabil deformații plastice;

NA108-MATERIALE NUCLEARE

More Surveys