The evolution of the microstructure of Cr16–Ni19 steel under neutron irradiation at initial stage of radiation swelling

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Microstructural studies of samples made from different sections of fuel element cladding were carried out after irradiation to damaging doses from 0.3 to 48.5 dpa in a fast neutron reactor with sodium coolant. The microstructure characteristics of samples irradiated with different rates of generation of atomic displacements and cut out from sections with close irradiation temperatures were studied. For each sample, histograms of void size distribution were constructed, which were described by unimodal lognormal distributions. Three types of voids were identified: "small", "medium-sized" and "large", the dependences of the change in the average size and concentration of voids of each type depending on the rate of generation of atomic displacements were traced. The characteristics of the dislocation structure and phase composition of the samples irradiated with different rates of generation of atomic displacements were determined.

About the authors

I. A. Portnykh

JSC “Institute of Nuclear Materials”

Email: portnyh_ia@irmatom.ru
Zarechny, Sverdlovsk region, 624250 Russia

V. L. Panchenko

JSC “Institute of Nuclear Materials”

Zarechny, Sverdlovsk region, 624250 Russia

A. E. Ustinov

JSC “Institute of Nuclear Materials”

Zarechny, Sverdlovsk region, 624250 Russia

References

  1. Целищев А.В., Агеев В.С., Буданов Ю.П., Иолтуховский А.Г., Митрофанова Н.М., Леонтьева-Смирнова М.В., Шкабура И.А., Забудько Л.М., Козлов А.В., Мальцев В.В., Повстянко А.В. Развитие конструкционных сталей для активной зоны реакторов БН на основе результатов послереакторных исследований Разработка конструкционной стали для твэлов и ТВС быстрых натриевых реакторов // Атомная энергия. 2010. Т. 108. № 4. С. 217–221.
  2. Митрофанова Н.М., Целищев А.В., Агеев В.С. Буданов Ю.П., Иолтуховский А.Г., Леонтьева-Смирнова М.В., Решетников Ф.Г., Бибилашвили Ю.К., Шкабура И.А., Иванов Ю.А. Конструкционные материалы для оболочек твэлов и чехлов ТВС реактора БН-600 // Известия вузов. Ядерная энергетика. 2011. № 1. С. 211–223.
  3. Митрофанова Н.М., Чурюмова Т.А. Сталь ЭК164 — конструкционный материал оболочек твэлов реакторов БН // ВАНТ. 2019. № 2(98). С. 100–109.
  4. Stoller R. and Odette G. A Comparison of the Relative Importance of Helium and Vacancy Accumulation in Void Nucleation / Radiation-Induced Changes in Microstructure: 13th International Symposium (Part I), 2008. doi: 10.1520/stp33830s
  5. Портных И.А., Козлов А.В. Рост вакансионных пор на начальной стадии нестационарного распухания // ФММ. 2018. Т. 119. № 6. С. 636–644.
  6. https://www.thermofisher.com/ru/ru/home/electron-microscopy/products/transmission-electron-microscopes/talos-f200x-tem.html
  7. Панченко В.Л., Портных И.А., Устинов А.Е. Эволюция микроструктуры стали типа Cr16-Ni19 при облучении в зоне малого обогащения реактора на быстрых нейтронах. Влияние условий нейтронного облучения на структурно-фазовое состояние // ФММ. 2025. Т. 126. № 1. С 110–122.
  8. Caro A., Hetherly J., Stukowski A., Caro M., Martinez E., Srivilliputhur S., Zepeda-Ruiz L., Nastasi M. Properties of Helium bubbles in Fe and FeCr alloys // J. Nucl. Mater. 2011. V. 418. P. 261–268.
  9. Jourdan T., Crocombette J.-P. A variable-gap model for calculating free energies of helium bubbles in metals // J. Nuclear Mater. 2011. V. 418. P. 98–105.
  10. Блохин А.И., Дёмин Н.А., Манохин В.Н., Сипачев И.В., Блохин Д.А., Чернов В.М. Расчетный комплекс ACDAM-2.0 для исследований ядерных физических свойств материалов в условиях нейтронного облучения // ВАНТ, сер. МиНМ. 2015. Вып. 3(82). С. 81–109.
  11. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1976. 270 с.
  12. Портных И.А., Козлов А.В., Скрябин Л.А. Размерные характеристики ансамбля радиационных пор в холоднодеформированной стали Х16Н15М2Г, облученной высокими флюенсами нейтронов // Перспективные материалы. 2002. № 2. С. 50–55.
  13. Zinkle S.J. Radiation-Induced Effects on Microstructure // Comp. Nuc. Mater. 2012. V. 1. P. 65–98.
  14. Zinkle S.J., Matsukawa Y. Observation and analysis of defect cluster production and interactions with dislocations // J. Nuclear Mater. 2004. V. 329–333. P. 88–96.
  15. Томпсон М. Дефекты и радиационные повреждения в металлах. М.: Мир, 1971. 367 с.
  16. Зеленский В.Ф., Неклюдов И.М., Черняева Т.П. Радиационные дефекты и распухание металлов. Киев: Наукова думка, 1988. 293 с.
  17. Кулешова Е.А., Федотова С.В., Гурович Б.А., Фролов А.С., Мальцев Д.А., Марголин Б.З., Минкин А.И., Сорокин А.А. Исследование состояния металла внутрикорпусных устройств реактора ВВЭР после эксплуатации в течение 45 лет. Часть 3. Микроструктура и фазовый состав // Вопр. материаловедения. 2020. № 3(103). С. 157–180.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download