Обоснование выбора сплава на основе меди для электросоединителя первой стенки ТЯР

1.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИФИ»
ПРЕЗЕНТАЦИЯ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
по курсу «Физическое материаловедение»
на тему:
«Обоснование выбора сплава на основе меди для электросоединителя первой
стенки ТЯР»
ВЫПОЛНИЛ:
СТУДЕНТ ГРУППЫ Б14-104
КРАВЧЕНКО АЛЕКСАНДР
НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:
СУЧКОВ АЛЕКСЕЙ НИКОЛАЕВИЧ
Москва, 2018 г.

2.

Цель исследования
Целью данной курсовой работы является
выбор материала для использования в
электросоединителе первой стенки ТЯР на
основе меди, анализ влияния на него среды,
радиационного облучения и механических
нагрузок при работе в реакторе, а также выбор
термической
обработки
для
получения
наиболее
высоких
характеристик
и
стабилизации структурно-фазового состояния
сплава
2

3.

Аннотация
На основании анализа условий эксплуатации элементов
первой стенки термоядерного реактора (ТЯР) дана характеристика
и сформированы требования к материалу на основе Cu. С учетом
анализа литературных данных разработан состав материала:
Cu (основа) – 0,6 % Cr – 0,1 % Zr
Предложены меры по стабилизации структурно-фазового
состояния сплава в условиях облучения, механических нагрузок и
воздействия среды в термоядерном реакторе
3

4.

Исходные данные к работе
Условия работы материала
Флю№
Основа
Характе-
Назначе-
вари-
мате-
ристика
ние
анта
риала
материала материала
енс
tр, С
р,
МПа
Среда
Энер
нейтро- -гия
нов,
Е1,
1026
МэВ
н/м2
Первая
4.1
Cu
Сплав
стенка
300
150
Н2O, H2
7,0
2,0
ТЯР
4

5.

5

6.

Основные требования к
характеристикам электросоединителя:
• сохранение целостности и работоспособности всех его узлов в
различных эксплуатационных режимах в течение требуемого
ресурса работ;
конструкционные
материалы
должны
выдерживать
оказываемые нагрузки без изменения свойств материала;
• конструкция и технология изготовления должны быть простыми
и дешевыми;
• обеспечение высокого коэффициента электропроводности
6

7.

Достоинства основы
7

8.

Недостатки основы
р300 ºС.nв = 150 . 2,5 = 375 МПа >
в300 ºС = 150 МПа;
р300 ºС.n0,2 = 150 . 1,5 = 225 МПа >
0,2300 ºС = 65 МПа;
р300 ºС.nпол = 150 . 1,2 = 180 МПа >
пол300 ºС = 50 МПа;
р300 ºС.nдп = 150 . 2,0 = 300 МПа >
дп300 ºС = 90 МПа
8

9.

9

10.

10

11.

Материал заданного конструктивного
элемента должен обладать
следующими характеристиками:
• жаропрочностью;
• устойчивостью к радиационной ползучести;
• устойчивостью к радиационному охрупчиванию;
• устойчивостью к радиационному распуханию;
• технологичностью;
• высокой электропроводностью.
11

12.

Примеси и их влияние на свойства
меди
• Кислород понижает механические и технологические свойства ( <0,005 %)
• Сурьма понижает электропроводность и пластичность ( <0,005 %)
• Висмут влечет разрушение при горячей и холодной обработке ( <0,005 %)
• Мышьяк резко снижает электропроводность ( <0,001 %)
• Свинец разрушает медь при наличии более 0,005 % ( <0,005 %)
• Железо снижает электропроводность и коррозионную стойкость ( <0,001 %)
• Никель почти не влияет, а при > 1 % улучшается коррозионная стойкость
• Олово снижает электропроводность ( <0,005 %)
• Сера ухудшает пластичность и др. механические свойства ( <0,002 %)
• Фосфор снижает электропроводность ( <0,005 %)
12

13.

13

14.

14

15.

15

16.

16

17.

17

18.

18

19.

19

20.

Выводы:
Материал должен быть:
• жаропрочен;
• устойчив к радиационной ползучести;
• устойчив к радиационному охрупчиванию;
• устойчив к радиационному распуханию;
• технологичен;
• с высокой электропроводностью.
20

21.

Создан сплав:
Cu (основа) – 0,6 % Cr – 0,1 % Zr
Закалка при температуре 1000 °С в течение 30 минут с
охлаждением в воде + отжиг при температуре 400 °С в течение
60 минут
21

22.

Спасибо за внимание!
22