Коррозионные испытания образцов чехла ТВС реактора БН-350 проводились в электрической муфельной печи SNOL-8,2/1100, при температуре 400 °С в среде аргона. Постоянное поддержание в рабочей камере заданной температуры осуществляется встроенным ПИД регулятором OMRON E5CN, c точностью ±2 °С. Данная печь позволяет достигнуть заданной температуры за время не более 2 минут.
Отжиг облученных и необлученных образцов чехла ТВС проводилась в среде аргона в ампульных устройствах. Ампула (рисунок 3.1) изготовлена из отрезка трубы Ду-20. С одной стороны вварена заглушка (1) с другой резьбовая пробка (2).Уплотнение ампулы осуществляется с помощью отожженной медной прокладки (3). Для подсоединения к газовой системе к пробке ампулы вварен штуцер Ду-4. В каждое ампульное устройство вложены по два кварцевых тигля (5) с пятью микрообразцами чехла ТВС (6) в каждом. Образец оболочки твэла (7) был помещен в керамическую лодочку (8), которая была предварительно отожжена при температуре 1000 °С в течение 3 часов с целью удаления остаточных газов.
Рисунок 3.2 - Ампульное устройство
Перед началом отжига ампула с образцами устанавливается в печь, вакуумируется и заполняется рабочей средой (аргон). Давление в ампуле при достижений в печах рабочих температур поддерживается на уровне 1,75 атм.
Началом испытания считается момент достижения в рабочей камере печи заданной температуры. Окончанием испытания считается момент выключения печи или выгрузки образцов по истечении срока испытания.
Для определения кинетики коррозии образцов проводилась периодическая выгрузка из муфельной печи для определения привеса. Взвешивание образцов до и после термического старения проводили на весах ВЛР-20 г с точностью 0,005 мг.
Экспериментальные результаты изменения массы образцов чехла ТВС от времени при температур 400 °С представлена ниже (рисунок 3.2).
Рисунок 3.2 - Кинетика окисления образцов чехла ТВС при температуре 400 °С.
Как видно на диаграмме удельное увеличение массы необлученного образца больше, чем облученного. Это противоречит результатам, полученным при старении в атмосфере. В то же время на диаграмме видно, что в начале эксперимента (до 30 часов) наблюдается потеря массы, которая составляет 0, 07 % (облученные) и 0,03 % (необлученные).
Вероятно, это явление можно объяснить дегазацией образцов и (или) старением материала. В исходном состоянии сталь 12Х18Н10Т содержит около 0,12 % углерода, который в процессе нагрева диффундирует на поверхность металла, где связывается со свободным кислородом и улетучивается. Но одновременно с этим в образец диффундирует кислород, образуя защитную оксидную пленку, что приводит к замедлению и остановке диффузии углерода на поверхность. В облученных образцах кроме углерода присутствует водород и гелий, который вносит свой вклад в процесс дегазации.
При проведении экспериментов по длительным отжигам измеряли, изменение массы отжигаемого образца Dm. Так как
Dm = DVr +VDr (3.1)
то, изменение массы есть сумма изменения объема за счет образования оксидной пленки (первое слагаемое в уравнение 3.1) и изменения плотности в результате процессов старения материала (второе слагаемое в уравнение 3.1). Из чего следует, что экспериментальные кривые приведенные на рисунке 3.2 являются результирующими двух процессов (коррозии и старения).
На основание вышесказанного можно предположить что в интервале времени от начала эксперимента до 30 часов преобладают процессы старения в результате чего наблюдается потеря массы. После 30 часов изменения массы в основном обусловлены ростом оксидной пленки.
Для простоты прогноза коррозионной повреждаемости конструкционных материалов ТВС расчеты были проведены для участка времени, где преобладает процесс коррозии. Результаты испытаний для времени от 100 часов до 7000 часов были перестроены в логарифмических координатах (рисунок 3.3).
Рисунок 3.3 ‑ Скорость коррозии образцов чехла ТВС при 400 °С
Оказалось, что скорость коррозии этих образцов хорошо описывается степенной зависимостью, так как экспериментальные точки удовлетворительно укладываются на прямую в логарифмических координатах. Аналитические выражения этих прямых показаны на
рисунке 3.3. Путем преобразования этих выражений, были найдены эмпирические формулы 3.2 – 3.3, удовлетворительно описывающие увеличение удельной массы материала в зависимости от времени термического старения.
Облученный 
, (3.2)
Необлученный 
, (3.3)
На основание полученных выражении можно сделать прогноз коррозионной повреждаемости материалов за любое время отжига. На рисунке 3.4 представлен прогноз облученного и необлученного материала за 50 лет сухого хранения.
Рисунок 3.4 – Кинетика окисления образцов чехла ТВС при
температурах 400 °С в течение 50 лет
Как видно из рисунка 3.4 разница удельного увеличения массы облученного и необлученного образцов чехла ТВС при температурах 400 °С в течение 50 лет составляет 55 %.