Faktor-faktor yang mempengaruhi keretakan kakisan tegasan plat tahan haus untuk komponen dalaman reaktor
Bahagian dalam reaktor adalah peralatan utama dalam loji tenaga nuklear. Mereka mempunyai peranan menyokong dan menetapkan komponen teras. Ia berkaitan secara langsung dengan keselamatan operasi dan kecekapan reaktor dan penting untuk memastikan keselamatan dan kebolehpercayaan sistem reaktor. Komponen dalaman reaktor terutamanya diperbuat daripada plat tahan haus austenit dengan rintangan kakisan yang baik. Walau bagaimanapun, di bawah keadaan operasi reaktor nuklear, plat tahan haus yang bekerja dalam keadaan yang teruk seperti sinaran neutron yang kuat dan kakisan air suhu tinggi terdedah kepada tekanan. Keretakan yang sensitif terhadap alam sekitar yang diwakili oleh retakan kakisan (SCC) dan retakan kakisan tegasan dipercepatkan sinaran (IASCC) telah menjadi isu paling kritikal yang menjejaskan operasi selamat jangka panjang peralatan tenaga nuklear.
Penyelidikan menyeluruh telah dijalankan di peringkat antarabangsa mengenai kelakuan SCC komponen dalaman reaktor. Sebagai contoh, Institut Penyelidikan Kuasa Elektrik AS (projek CIR) dan Makmal Kebangsaan Oak Ridge (Projek Reaktor Halden) telah menjalankan simulasi penyinaran proton terhadap kerosakan sinaran neutron kepada komponen dalaman reaktor dan menganalisis kesan mekanisme IASCC, parameter alam sekitar dan unsur kimia bahan pada SCC. Analisis impak, penguraian sinaran dan penilaian impak kerosakan hidrogen pada SCC, dsb. Skop penyelidikannya meliputi bahan, persekitaran kimia air, mekanisme kejadian, dsb. Institut Penuaan Bahan Perancis MAI (projek INTERNALS) telah menjalankan penyelidikan mengenai struktur mikro dan sempadan butiran analisis komposisi kimia plat tahan haus dalam reaktor, analisis struktur kakisan retak SCC, dan analisis faktor yang mempengaruhi. Pihak Berkuasa Keselamatan Tenaga Nuklear Jepun JNES telah menjalankan penyelidikan mengenai sensitiviti SCC, mekanisme kegagalan patah tulang dan kadar pertumbuhan retak. Walau bagaimanapun, penyelidikan domestik mengenai plat tahan haus untuk komponen dalaman reaktor masih di peringkat awal, dan terdapat sedikit kajian tentang faktor sensitif SCC (terutamanya IASCC selepas penyinaran) plat tahan haus gred nuklear domestik dalam persekitaran air suhu tinggi. Penyelidik dari Institut Penyelidikan Kejuruteraan Terma Suzhou menjalankan kajian tentang faktor yang mempengaruhi nilai pH dan kerosakan sinaran pada SCC plat tahan haus untuk komponen dalaman reaktor domestik dalam persekitaran air litar primer simulasi loji kuasa nuklear reaktor air bertekanan.
Bahan yang digunakan untuk penyelidikan ialah plat tahan haus austenit (jenama Perancis Z6CND17.12) yang digunakan untuk penyambung bolt plat komponen reaktor loji tenaga nuklear, (1060+}/-10) darjah rawatan penyelesaian suhu tinggi, dan penyejukan air. Bahan ini mempunyai kekuatan hasil 6{10}}6MPa, kekuatan tegangan 658MPa dan nisbah hasil kepada kekuatan 0.92. Penyelidikan menunjukkan bahawa nilai pH dan kerosakan sinaran adalah faktor penting yang mempengaruhi prestasi plat tahan haus SCC untuk komponen dalaman reaktor kuasa nuklear.
Berbanding dengan persekitaran air bersuhu tinggi dengan pH 7.0, nilai pH 6.4 dan 7.5 akan membawa kepada pengurangan dalam pemanjangan dan masa patah plat tahan haus. Kepekaan SCC bagi plat tahan haus adalah lebih kecil dalam larutan pH 7.0, iaitu 3.9%. Di bawah keadaan larutan akueus pH 6.4 dan 7.5, kepekaan SCC meningkat masing-masing kepada 7.3% dan 15.5%. Ini menunjukkan bahawa nilai pH larutan berair suhu tinggi mempunyai kesan langsung ke atas prestasi SCC plat tahan haus, dan nilai pH adalah faktor sensitif penting yang mempengaruhi prestasi SCC. Menurut model pembubaran anodik SCC, H+ dalam larutan berasid meresap ke hujung retak bahan. Di bawah tindakan tegasan pada sampel, filem pempasifan pada permukaan logam koyak, dan logam segar yang terdedah bertindak balas dengan cecair menghakis untuk membentuk retakan SCC. Disebabkan oleh penembusan cecair menghakis, sebilangan besar lubang pitting juga terbentuk di permukaan di kedua-dua belah retakan. Kakisan pitting ini menjadi punca keretakan dan menyebabkan rekahan mikro pada permukaan sampel. Pembentukan retakan mikro membawa larutan berasid bersentuhan dengan logam segar, dengan itu menggalakkan pengembangan retak. . Dalam persekitaran larutan beralkali, dalam keadaan kadar terikan yang perlahan, penyelesaian boleh berkomunikasi sepenuhnya dengan penyelesaian tempatan dalam retak, dan penyelesaian hujung retak juga mempunyai masa yang cukup untuk berinteraksi dengan atom logam hujung retak, membenarkan kimia hujung retakan dan elektrokimia. tindak balas berjalan dengan lancar, menyebabkan larutan beralkali tertumpu secara tempatan pada hujung retak, menyebabkan pecutan SCC bagi plat tahan haus.
Selepas plat tahan haus disinari dengan zarah bercas, fenomena IASCC berlaku disebabkan oleh pengaruh kecacatan penyinaran dan ubah bentuk tempatan pada permulaan retak, yang meningkatkan kepekaan SCC plat tahan haus dengan ketara. Disebabkan oleh had kedalaman kerosakan penyinaran ion, tiada perubahan jelas dalam morfologi patah SSRT boleh diperhatikan.
