Влияние коррозии конструкционных материалов твэлов на радиационную безопасность энергоблоков АЭС с ВВЭР

В статье рассмотрены общее понятие коррозии в соответствии с ГОСТ 5272–68 «Коррозия металлов», классификация коррозионного процесса, стадии коррозии в виде функций энергии от пути протекания коррозионного процесса, основные показатели процесса коррозии. В соответствии c прогнозами Международного валютного фонда и Focus Economics произведена оценка количества средств, которые будут затрачены на борьбу с коррозией и ее последствиями в отдельных промышленно развитых странах. Динамика роста средств, вложенных в борьбу с последствиями коррозии металлов в Российской Федерации за 2016–2019 гг., показана в виде диаграммы. Обосновано использование циркония в качестве конструкционного материала для оболочки твэлов. Представлены значения сечений поглощения тепловых нейтронов для различных элементов, служащих в качестве конструкционных для активной зоны ядерного реактора. Приведены факторы, влияющие на выбор легирующих элементов и их процентное содержание в различных сплавах (Zr-2, Zr-4, ZIRLO™, M5®), которые являются специальной разработкой, способствующей снижению скорости коррозии. Рассмотрен состав и механические свойства сплавов Э110 и Э635, использованных в качестве материалов для оболочки твэлов в активной зоне реакторов ВВЭР-1200 на БелАЭС. Проанализировано поведение циркониевых сплавов Э110 и Э635 в активной зоне. Выделены основные факторы, которые существенно влияют на коррозионный процесс в реальных условиях эксплуатации циркониевых сплавов в качестве оболочек твэлов. Приведены существующие методы предварительной специальной обработки оболочек твэлов, хранящихся на воздухе в течение продолжительного промежутка времени до поступления их на сборку. Показана структура оксида на оболочках из сплавов Э110 и Э635, окисленных в автоклаве.

1. Новые технологии восстановления и защиты энергетического оборудования композитными материалами / А. А. Ищенко [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2017. Т. 60, № 2. С. 159–166. https://doi.org/10. 21122/1029-74482017-60-2-159-166.

2. Чиж, В. А. Водоподготовка и водно-химические режимы электростанций : учеб.-метод. пособие для студ. дневной и заочной форм обучения спец. 1-43 01 04 «Тепловые электрические станции» и 1-43 01 05 «Промышленная теплоэнергетика» / В. А. Чиж, Н. Б. Кар-ницкий. Минск: БНТУ, 2004. 99 с.: ил.

3. Рейтинг экономик мира 2019, таблица ВВП стран мира [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://basetop.ru/rejting-ekonomik-mira-2019-tablitsa-vvp-stran-mira/. Дата доступа: 21.02.2019.

4. Минск подтверждает сроки ввода в эксплуатацию БелАЭС [Электронный ресурс] // Интерфакс. Режим доступа: https://www.interfax.by/news/belarus/ 1241924. Дата доступа: 10.03.2019.

5. Жук, Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов: учеб. пособие для металлург. спец. вузов / Н. П. Жук. 2-е изд., стер. М.: Альянс, 2006. 472 с.

6. Шлугер, М. А. Коррозия и защита металлов / М. А. Шлугер, Ф. Ф. Ажогин, Е. А. Ефимов. М.: Металлургия, 1981. 216 с.

7. Парфёнов, Б. Г. Коррозия циркония и его сплавов / Б. Г. Парфёнов, В. В. Герасимов, Г. И. Венедиктова. М.: Атомиздат, 1967. 257 с.

8. Лустман, Б. Металлургия циркония / Б. Лустман. М.: Изд. иностранной литературы, 1959. 160 с.

9. Иванов, О. С. Proceedings of the Second United Nations International Conference on the Peaceful Uses of Atomic Energy. Vol. 5, Geneva, 1958 (paper № 2046).

10. Чепецкий металлический завод [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.chmz. net/product/zr/slitki/. Дата доступа: 10.03.2019.

11. Волкова, И. Н. Результаты исследования структуры оксидной пленки на участках повышенного окисления оболочек твэлов ТВС-2М, отработавшей на 4-м энергоблоке Балаковской АЭС в течение одной топливной компании / И. Н. Волкова [и др.] // Безопасность, эффективность и экономика атомной энергетики: материалы 11-й Междунар. науч.-техн. конф., Москва, 23–24 мая 2018 г. / АО «Концерн Росэнергоатом». М., 2018. С. 35–39.

12. Герасимов, В. В. Коррозия реакторных материалов / В. В. Герасимов. М.: Атомиздат., 1980. 256 с.