Введение к работе
Актуальность проблемы.
Работы по созданию термоядерной энергетики ставят перед различными областями науки и техники, в частности перед радиационным материаловедением, задачи по всестороннему исследованию новых конструкционных материалов, перспективных для использования в различных узлах термоядерных реакторов (ТЯР). В первую очередь это относится к проблемам, которые связаны с разработкой термоядерного реактора ИТЭР (совместный проект России, США, ЕС и Японии). Среди наиболее критических проблем в проектируемых термоядерных реакторах особую важность представляют энергонапряженные элементы разрядных камер ТЯР, такие как дивертор, лимитеры и первая стенка. Эти элементы конструкций расположены в непосредственной близости от плазмы и подвергаются одновременному воздействию тепловых и корпускулярных потоков, нейтронному облучению. Необходимость обеспечения работоспособности конструкций в условиях воздействия больших тепловых нагрузок (1 — 20 МВт/м2 для лимитеров и дивертора реактора ИТЭР) и привела к предложению использовать медь и медные сплавы как материалы с максимальной теплопроводностью среди известных конструкционных материалов.
Несмотря на то, что медь и медные сплавы широко используются в машиностроении и энергетике вследствие благоприятного сочетания теплофизических и механических свойств, радиационная стойкость этих материалов изучена недостаточно хорошо, что связано с тем, что материалы этого класса в традиционной ядерной энергетике в качестве материалов активных зон никогда не использовались. В последние несколько лет начато изучение радиационной стойкости материалов на основе меди, однако многие вопросы, связанные с особенностями поведения медных сплавов как материалов с гцк—решеткой (радиационное распухание, низко— и высокотемпературное охрупчивание), остаются не исследованными и требуют своего решения, и поэтому вполне определенный практический и научный интерес вызывает изучение радиационной стойкости меди и медных сплавов.
Цель работы.
Изучить особенности распухания и структурно — фазовых изменений в меди и медных сплавах при ионном облучении, имитирующем нейтронное воздействие, и исследовать влияние нейтронного облучения в определенных интервалах доз и температур на механические свойства меди и медных сплавов с целью обоснования выбора материалов для энергонапря— женных элементов реактора ИТЭР.
Научная НОВИЗНИ,
В настоящей диссертации впервые: 1). Установлено, что ответственным фактором за распухание сплава МАГТ—0.2 является наличие дисперсных частиц типа А1203 высокой плотности, а не стабилизирование этими частицами дислокационной структуры;
2). Обнаружено и исследовано явление радиационно — индуцированной фрагментации в сплаве МАГТ—0.2; 3). Получены данные о незначительном проявлении каскадного растворения упрочняющих частиц типа А12С>з в сплавах МАГТ-0.2 и Glidcop AJ25;
4). Получены экспериментальные данные об охрупчивании меди при температурах послереакторных испытаний более 300С;
5). Получены данные о влиянии температуры и дозы нейтронного облучения на механические свойства сплава БрХЦр;
6). Получены данные о влиянии нейтронного облучения на механические свойства сплава МАГТ—0.2, свидетельствующие о высокой стабильности прочностных свойств после облучения.
Практическая ценность работы.
Результаты исследований, приведенные в диссертации, могут быть использованы:
при разработке новых радиационностойких материалов для реакторов термоядерного синтеза;
для определения температурно—дозных интервалов применения меди и медных сплавов в различных узлах конструкций термоядерных реакторов.
Основные положения диссертации, выносимые автором на защиту:
-
Закономерности распухания меди МОб, сплавов БрХЦр, МАГТ —0.2, МАРТ—0.05, Си — Мо, в различном структурном состоянии при ионном облучении;
-
Экспериментально полученные данные, свидетельствующие, что ответственным фактором за подавление распухания в сплаве МАГТ—0.2 является наличие дисперсных частиц типа А12Оз высокой плотности, а не стабилизирование этими частицами дислокационной структуры;
-
Обнаруженное явление радиационно —индуцированной фрагментации в сплаве МАГТ—0.2;
-
Экспериментальные данные о незначительном проявлении динамического каскадного растворения упрочняющих частиц типа А1203 в сплавах МАГТ—0.2 и Glidcop А125;
-
Экспериментальные данные об охрупчивании чистой меди после нейтронного облучения при температурах после — реакторных испытаний более 300С;
-
Экспериментальные данные о значительном разупрочнении сплава БрХЦр при температурах облучения более 300С температуры и вывод о том, что такое изменение свойств происходит уже при низких дозах (~0.5 смещ./атом) нейтронных повреждений;
-
Экспериментальные данные о влиянии нейтронного облучения на механические свойства сплава МАГТ—0.2, свидетельствующие о высокой стабильности прочностных свойств после облучения.
Структура диссертации.
