Transcript Reactor pressure vessel VVER (440 and 1000) - Fyzsem

Study of steels suitable for
reactor pressure vessel
Marek Kovář
[email protected]
(Tomáš Peták)
Fyzikální seminář ZS (13.10.2011)
Abstract
• Reactor pressure vessel VVER (440 and 1000)
• Charpy hammer
• Transition curve
• Comparison of transition temperature
• Lifetime calculation
• Microscopy
• Surveillance program of VVER (440 and 1000)
• Conclusion
Reactor pressure vessel VVER
Development of cascades in time
0.02 ps
15 keV
0.4 ps
Interstitial
Vacancy
0.28 ps
Only very few defects survive!
1.9 ps
EDF DER 1994
Převzato od Ing.Štěpána Válka
Charpy hammer
Charpy hammer
Transition curve
Transition curve
Cr24VMoV5-5
15Ch2MFA
Temp.
(°C)
E (J)
KCV
(J/cm2)
Temp.
(°C)
E (J)
KCV
(J/cm2)
-15
14
17.5
-180
3
3.7
24
25
31.2
-65
11
13.7
24
27
33.7
-30
8
10
50
40
50
-20
41
51.2
50
42
52.5
-10
37
46.2
60
42
52.5
0
45
56.2
65
49
61.2
0
50
62.5
100
60
75
10
91
113.7
100
64
80
20
134
167.5
130
56
40
20
144,5
180.6
160
62
77.5
40
132
165
250
60
75
95
124
155
Transition temperature
160
140
Energie [J]
120
15Ch2MFA
100
24CrMoV5
80
60
24CrMoV5
40
15Ch2MFA
20
0
-180 -150 -120 -90
-60
-30
0
30
60
90
Teplota [°C]
120 150 180 210 240 270
Experimental reactor
Transition temperature (15Ch2MFA)
160
140
Energie [J]
120
Unir.
Unir.
Ir.
Ir.
100
80
60
40
20
0
-100 -80
-60
-40
-20
0
20
40
60
Teplota [°C]
80
100 120 140 160 180
Lifetime calculation
K výpočtu teoretického posunu přechodové křivky se
používá:
160
∆Tf= Af (F.10-22)1/3
140
Energie [J]
s konstantou
Af=25 a použitým neutronovým tokem 1,2x10^13m-2.s-1
120
(odhadem snížen o stínění vody (moderací) a stíněním materiálu)
100
Ir.
80
Ir.th.
Unir.
Použitím
jednoduché rovnice:
60
40
20
Tk=Tk0+∆Tf
získáme celkový posun :
0
-90 -70 -50 -30 -10 10
30
50
70
F ……… fluence
Posun (∆T)(°C)
1 rok
39
2 roky
49
5 let
66
10 let
83
let 230 250 27096
90 110 130 150 170 19015210
Tk0 …… počáteční přechodová T Teplota [°C]
∆Tf……. Rozdíl teploty po ozáření
Čas
20 let
105
25 let
113
30 let
121
35 let
127
40 let
133
Reactor pressure vessel VVER 440
Materiál
C
Mn
Si
15Ch2MFA
0,13
0,18
0,3
0,6
0,17
0,37
P
S
max max
0,025 0,025
Cr
Ni
Mo
V
Cu
2,5
3,0
max
0,4
0,6
0,8
0,25
0,35
max
0,1
Co
As
max max
0,009 0,009
Surveillance program VVER 440
NPP Dukovany
V rámci SSP tři druhy zkušebních těles, a to:
1) válcová o zkušebním průměru 3 mm pro zkoušky statickým tahem;
2) z hranolků o rozměrech 10x10x14 mm se metodou rekonstituce
pomocí svařování elektronovým paprskem zhotoví následující dva typy
těles:
a) typ Charpy-V pro zkoušky vrubové houževnatosti rázem
b) typ TPB (s nakmitáním - nacyklováním únavové trhliny
po ozáření) pro zkoušky lomové houževnatosti při statickém zatížení
Acknowledgments
• Ing. Štepán Válek, PhD. and Ing.Tomáš Skiba, PhD.
• Doc. Petr Haušild, CSc. (KMAT FJFI)
• Ing. Dana Drábová, PhD. (SÚJB)
• Ing. Pavel Šimák and Ing. Miloš Štěpanovský (JE Temelín)
• Doc. Pavel Svoboda, CSc. (MatFyz UK)
• RNDr. Petr Lukáš, PhD. and Ing. Přemysl Beran, PhD. (ÚJF)
• Ing. Martin Ruščák, CSc. (ÚJV)
• Ing. Jan Zdebor, PhD. and Ing. Radek Konop (Škoda JS)
Reference
[1] V. Jareš: Metalografie ocele. ČSAV, Praha 1960
[2] Filípek J.: Dynamický fázový a strukturní diagram Fe-Fe3C.: www.essentia.cz, 20.5.2008
[3] I. Saul: Stereologie vnitřní struktury objektů. Academia, Praha 1984
[4] J. Sodomka: Zkoušení a zpracování kovů slitin. ČVUT v Praze 1981
[5] Zkouška rázem v ohybu podle Charpyho – Část 1: Zkušební metoda (V a U vruby). ČSN EN 10045-1: 1998
[6] SKÁLOVÁ, J., KOUTSKÝ, J., MOTYČKA, V.: Nauka o materiálech. Plzeň: ZČU, 2003. ISBN 80-7043-244-6
[7] ZEMANDL, M.: Fraktografie únavových lomů kovových materiálů při mechanickém namáhání, Plzeň: ZČU, 2002.
[8] Ptáček Luděk a kolektiv: Nauka o materiálu I., Akademické nakladatelství CERM 2003, Brno
[9] FREI Václav: Fyzika pevných látek, Tisk, knižní výroba 1979, Brno
[10] European Commission: Euratom FP7 Research & Training Projects Volume 1, Office for Official Publications pf the
European Communities, Luxembourg 2009
[11] European Commission: The sustainable Nuclear Energy Technology Platform – A vision report, Office for Official
Publications pf the European Communities, Luxembourg 2007
[12] SNETP: Strategic Research Agenda, www.snetp.eu, Květen 2009
[13] Asociace strojních inženýrů: Normativně technická dokumentace, Praha a Brno 2004
[14] IAEA: Integrity of Reactor Pressure Vessels in Nuclear Power Plants: Assessment of Irradiation Embrittlement Effects
in Reactor Pressure Vessel Steels, Vienna 1995
[15] IAEA: Application of surveillance programme results to reactor pressure vessel integrity assessment, Vienna 2004
[16] Miloš Kytka, Milan Brumovský: PROGRAMY SVĚDEČNÝCH VZORKŮ TNR, Praha 2008
[17] Miloš Kytka, Milan Brumovský: Materials used for the design and construction of WWER components, Praha 2008
Thank you
for your attention!!!