Файл: Герасимов В.В. Материалы ядерной техники учеб. пособие.pdf

224 Г л . 8. Материалы активной зоны

в количестве 0,4% несколько улучшает свойства труб. Вследст­ вие низкой пластичности детали и узлы замедлителей и отража­ телен не рассчитаны на значительные нагрузки. Снижение пла­ стичности бериллия вследствие облучения не столь опасно.

Р а д и а ц и о н н а я с т о й к о с т ь . В бериллии под действием облуче­ ния протекают ядерные реакции с образованием газообразных продуктов:

9Ве + п -*■4Не + °Не; 6Не -> 6Li + ß~ ;

«Li + п -> «Не + 3 Н.

Гелий и тритий могут скапливаться в порах, образовывать га­ зовые пузыри, вызывающие газовое распухание. Внедрение ге­ лия и трития в кристаллическую решетку бериллия снижает его пластичность. Изменение свойств бериллия в результате облучения представлено в табл. 8.2. Облучение увеличивает прочность и ухудшает пластичность бериллия.

Т а б л и ц а 8.2

При интегральном потоке ІО2 0 нейтрон/см2 и температуре облучения 700—750° газовое распухание невелико и не превы­ шает 1—2%. При температуре 800—900° газовое распухание составляет 3—5%- При указанном интегральном потоке ней­ тронов бериллий может применяться в отражателях и замедли­

и растрескивание окиси бериллия, обусловленное накоплением гелия иі трития. Окись бериллия используют в исследователь­

ских реакторах в качестве замедлителя и отражателя.

♣ 8. 2

Г р а ф и т

Физические свойства. Графит находит широкое применение в реакторах на тепловых нейтронах в качестве замедлителя и отражателя. Сечение поглощения тепловых нейтронов у графи­

графита реакторной чистоты не представляет больших техни­ ческих трудностей. Графит обладает хорошими тепловыми свойствами и достаточной прочностью. Графит хорошо под­ дается механической обработке. Благодаря высокой теплопро­ водности и низкому коэффициенту линейного расширения гра­ фит обладает хорошим сопротивлением тепловым ударам. Од­

степени зависит от чистоты исходных материалов. В реактор­ ном графите содержание золы не выше 0,054—0,16%, содер­ жание бора 4-10-5%. В случае газовой очистки величины эти могут быть снижены до 5- ІО“ 4 и 6 -10~6% соответственно. При обработке графита газообразным хлором увеличивается содер-

Прочность изделий из графита существенно зависит от тех­ нологии изготовления, материала, из которого они изготовлены, направления вырезки образца по отношению к оси блока. Чем выше плотность графита, тем значительнее его прочность. Пре­ дел прочности на растяжение при комнатной температуре ко­ леблется от 0,7 до 2,1 кГ/мм2, при изгибе 0,7—3,0 кГ/мм2. Пре­ дел прочности на сжатие обычно составляет 2,1—3,5 кГ/мм2, а в отдельных случаях может достигать 7,0 кГ/мм2. При повыше­ нии температуры прочность графита возрастает. При темпера­ туре до 2 0 0 0 ° увеличение прочности происходит приблизитель­ но по линейному закону. При 2800° прочность достигает мак­ симального значения и примерно в два раза превышает проч­ ность при комнатной температуре. Увеличение механической прочности с увеличением температуры связывают со снятием больших внутренних напряжений, возникающих в графите при охлаждении от температуры графитизации. Эти напряжения появляются вследствие большого различия в коэффициентах теплового расширения по направлению оси с и перпендикуляр­ но к этой оси.

Окисление графита. При высокой температуре графит до­ статочно реакционноспособен. Однако с твердыми вещества­ ми графит совместим вплоть до высокой температуры, когда наблюдается значительная диффузия углерода и науглерожи­ вание металлов и сплавов или возможны химические реакции восстановления углеродом. Проблемы совместимости графита сводятся к вопросам его взаимодействия с теплоносителем. Скорость взаимодействия графита с газами обычно определяют по относительному изменению веса образцов. Влияние поверх­ ности, как правило, не учитывается, хотя известно, что она из­ меняется при окислении. Наиболее распространенными и пер­ спективными газами для охлаждения реакторов являются ге­

статочное сцепление с основным материалом. Примеси в гелии, например кислород, могут явиться причиной коррозии графита. При температуре ниже 800° графит практически не взаимодей­ ствует с углекислым газом. При 500° реакция сводится к заме­ не в решетке атомов углерода на атомы кислорода и восста­ новлению СОг до СО. Кислород располагается в свободных узлах решетки на поверхности графита. Скорость окисления графита, оцененная по потере веса, при значениях температуры