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

при этом возрастает в 2—3 раза. Способность слоя бетонной защиты поглощать у-нзлучение зависит от плотности материа­ ла защиты. В зависимости от составаі цемента и заполнителя плотность бетона составляет 2,4—6,6 г/см3. Наименьшая плот­

ма. В последнем случае стоимость бетона в 40—50 раз выше, чем при применении песка и гравия.

Конструкция бетонной защиты в зависимости от назначе­ ния может быть монолитной или же состоять из отдельных за­ ранее изготовленных блоков. Монолитные конструкции защиты применяют для больших реакторов. Блочная конструкция це­ лесообразна для небольших исследовательских реакторов, где

стоимость ее возрастает вследствие применения каркасов. При укладке бетона необходимо принимать меры для равномерного распределения заполнителя с большим удельным весом, напри­ мер, стальных шариков.

При изготовлении защиты из отдельных блоков особое вни­ мание следует обращать на участки стыковки между блоками, чтобы обеспечить защиту от излучения. Если конструкция ре­ актора допускает применение защиты большой толщины из бетона, воды и других неметаллических материалов, то эти материалы можно использовать одновременно для защиты от нейтронного и у-излучения. Если размеры и вес защиты огра­ ничены, то для поглощения у-излучения целесообразно приме­ нять тяжелые металлы. Наиболее экономичным материалом, эфективно поглощающим у-излучение с высокой энергией, яв­ ляется свинец. Применение свинца ограничивается его низкой температурой плавления. Если материал защиты нагревается до высокой температуры, вместо свинца необходимо применять вольфрам, тантал. Металлы эти крайне дороги и применение их для защиты промышленных реакторов нецелесообразно.

§ 8. 4

Магний и его сплавы

Физические свойства. Весьма интересным материалом для оболочек твэлов является магний и его сплавы. Магний дешев и доступен. Недостатками магния как материала оболочек и

240 Г л . 8. Материалы активной зоны

других деталей активной зоны являются его малая коррозион­ ная стойкость и низкие механические свойства при повышен­ ной температуре. Несмотря на это, магниевые сплавы широко применяют в качестве материала оболочек в двухцелевых реак­ торах с графитовым или тяжеловодным замедлителем, природ­ ным ураном в качестве горючего и углекислым газом как теплоносителем, например, в английских реакторах в КолдерХолле, Брадуэлле и др., а также в ряде французских реакторов при температуре углекислого газа 350—400°.

величины зерна и текстуры. При выдержке в течение 100— 200 я при температуре 400—450° величина зерна в чистом маг­ нии увеличивается в сотни и тысячи раз. Это обстоятельство обусловливает дальнейшее снижение пластичности при комнат­ ной температуре до относительного удлинения 2—4%.

Измельчение и стабилизация зерна в магнии могут быть достигнуты легированием его Zr, Al, Mn, Th. Так, введение в

магний 0,55% Zr увеличивает относительное удлинение в 2,5— 3 раза. При этом происходит и упрочнение магния. Механиче­ ские характеристики советских магниевых сплавов представле­ ны в табл. 8.6.

Ряд магниевых сплавов получают из порошков методами металлокерамики. В этом случае в сплаве присутствуют окис-

Т а б л и ц а 8-6

Механические свойства Mg и сплавов Mg—Be при различной температуре (°С)

лы. Такие материалы (ПМБ-2 и ПМБ-5, см. табл. 8.6) менее пластичны, чем литые и деформированные, но обладают повы­ шенной прочностью и жаропрочностью.

При деформации и пластическом течении в магнии и его сплавах образуются крупные поры, полости по границам зе­ рен. Это явление снижает пластичность сплавов, создает опас­ ность газового распухания. В сплавах, применяемых в реакторостроении, это явление практически устранено и при рабочей температуре 400—500° оболочки из этих сплавов обладают до­ статочной устойчивостью.

Радиационная стойкость. Температура рекристаллизации магния невелика. В связи с этим облучение не должно суще­ ственна изменять механические свойства магния и его сплавов.

на 10—35%. Более высокие интегральные потоки должны су­ щественнее повлиять на пластичность сплавов магния. Сле­ дует, однако, иметь в виду, что в газоохлаждаемом реакторе детали и узлы из магниевых сплавов будут иметь температуру не ниже 150—200°. При этой температуре пластичность спла­ вов магния достаточно велика и радиационные повреждения не снизят ее до опасного предела.

Совместимость. Магний совместим с ураном до темпера­ туры 500°, восстанавливает окислы почти всех металлов. В связи с этим взаимная диффузия металлов будет зависеть от прони­ цаемости окисла магния. Малые количества легирующих эле­ ментов практически не сказываются на проницаемости окиси магния и совместимости его с другими металлами. До темпера­ туры 450—580° магний и его сплавы не взаимодействуют со