Исследование радиационной стойкости дисперсионно-упрочненных оксидами конструкционных материалов ядерных реакторов: ГПНИ «Энергобезопасность, энергоэффективность и энергосбережение, атомная энергетика», подпрограммы 3 «Атомная энергетика, ядерные и радиационные технологии» : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель В. В. Углов

Abstract

Объектами исследования служили дисперсно-упрочненные оксидами стали ЭП450, KP4 и КР123, облученные высокоэнергетическими ионами висмута и ксенона. Целью работы являлось исследование радиационной стойкости структуры, состава и внутренних напряжений ДУО сталей, облученных высокоэнергетическими ионами Xe, Bi и Kr, а также моделирование микроструктурных параметров ДУО сталей из рентгенодифракционных спектров и сравнение их с экспериментальными значениями. Основными методами исследований являются: рентгеновский микроанализ, растровая и просвечивающая электронная микроскопия, рентгеноструктурный анализ. В процессе работы использовались приборы: сканирующий электронный микроскоп JEOL 7001F-TTLS, приставка Oxford Instruments AZTek EDX, просвечивающий электронный микроскоп JEOL JEM 2100 LaB6 (200 кВ), дифрактометр ДРОН 4.0 и Rigaku Ultima IV. В результате выполнения работы обнаружено, что облучение дисперсно-упрочненных оксидами (ДУО) сталей ЭП450 высокоэнергетическими (167 МэВ) ионами Xe приводит к аморфизации наночастиц Y2Ti2O7, образованию метастабильного твердого раствора замещения иттрия в -Fe и фазовому расслоению в богатых хромом поверхностных структурах с образованием обогащенных и обедненных хромом областей. Облучение ионами Kr и Xe с энергией 1,2 МэВ/нуклон приводит к формированию в наночастицах Y2Ti2O7 и Me23C6 аморфных латентных треков. Выявлена стойкость фазового состава ДУО стали КР4, облученной ионами Bi и Xe при повышенной температуре (400-700 С). Обнаружен радиационно-индуцированный эффект аморфизации наночастиц Y4Al2O9 (размером  20 нм) в ДУО сталях KP4 при дозе облучения 1,5×1013 см-2. При этом наночастицы меньшего размера ( 5 нм) остаются кристаллическими. Облучение же ионами Xe при дозе 1×1014 см-2 приводит к полной аморфизации маленьких наночастиц и усиливает формирование упорядоченных выделений (Fe,Cr)3O4. Обнаружено, что облучение высокоэнергетическими ионами Bi (доза 6,15×1012 см-2) не приводит к изменению уровня сжимающих напряжений в ДУО стали KP123. Выявлено уменьшение сжимающих макро- и микронапряжений с ростом температуры облучения, что обусловлено радиационным отжигом. Построена модель расчета микроструктурных параметров ДУО сталей из рентгенодифракционных профилей спектров. Получено хорошее совпадение теоретических данных с результатами микроскопических исследований ДУО сталей.