Испытательно-технологический комплекс радиационного материаловедения
В настоящее время в ИТК РМ-67 инвестируются достаточно большие средства с целью обеспечения высокого научно-технического уровня и качества выполнения исследовательских программ. Устанавливается новое испытательное и инженерное оборудование. Назначенный срок службы ИТК РМ-67 как объекта использования атомной энергии продлен до 2035 года.
Выполняемые виды работ
- Разработка, изготовление и сборка облучательных устройств с образцами конструкционных материалов для использования в качестве образцов-свидетелей и для ускоренного облучения в исследовательских и промышленных ядерных реакторах различного типа.
- Разделка фрагментов различных конструкций выведенных из эксплуатации и действующих атомных энергетических установок – от металла низкой активности (включая фрагменты с фиксированным радиоактивным загрязнением на внешних поверхностях) до металла высокой активности (включая фрагменты оболочек твэлов, фрагменты внутрикорпусных устройств) и изготовление из них различных образцов для проведения исследований.
- Проведение экспериментальных исследований образцов из конструкционных материалов с различной степенью радиационного облучения для определения:
- стандартных кратковременных механических свойств;
- статических и циклических трещиностойкости;
- сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением;
- ударной вязкости;
- радиационного распухания;
- сопротивление усталости, включая термоусталость;
- определение микротвердости.
- Проведение фрактографических исследований, а также количественного рентгеноспектрального анализа химического состава, матрицы и разных фаз конструкционных материалов с различной степенью радиационного облучения.
- Оказание услуг эксплуатирующим организациям при обращении с оборудованием, содержащим сменные / мобильные блоки с закрытыми радионуклидными источниками.
Оборудование ИТК РМ-67
- Стенды для дистанционного изготовления образцов из облученных материалов на основе электроэрозионных проволочно-вырезных станков АРТА 420. Стенды позволяют обрабатывать элементы размерами до 100×200×300 мм и создавать плоские поверхности и поверхности вращения. Стенды позволяют изготавливать не только стандартные призматические и цилиндрические образцы, но и различные специальные образцы сложной геометрии: цилиндрические образцы с кольцевой выточкой, миниобразцы на внецентренное растяжение размерами 10×10×4 мм, образцы на растяжение из трубок Æ8×0,8 мм и др.
Вырезка образца на станке АРТА 420 в горячей камере
Пример изготовления различных образцов из облученного захвата СУЗ реактора ВВЭР
- Стенд для разделки облучающих устройств и извлечения из них образцов после облучения в реакторах.
- Стенды для определения физико-механических свойств конструкционных материалов на основе универсальных разрывных электромеханических машин, Zwick Z050 и РКМ-50.2 с нагрузками до 5 т. Стенды позволяют проводить в диапазоне температур от –150 до 700°С следующие виды испытаний:
- испытания на растяжение гладких цилиндрических образцов и образцов с круговым надрезом для определения стандартных механических свойств (s0,2, sв, Sk, y, d, dp);
- испытания на статическую трещиностойкость компактных образцов с трещиной
для испытаний на внецентренное растяжение (типа СТ), призматических образцов с краевой трещиной для испытаний на трехточечный изгиб (типа SEB) и других типов образцов для определения характеристики статической трещиностойкости (KJc, Jc) и построения JR-кривых;
- испытания на статическую трещиностойкость по критерию остановки нестабильно развивающейся трещины при нагружении расклиниванием (KIa);
- испытания на циклическую трещиностойкость образцов типа СТ и типа SEB для определению скорости роста усталостных трещин.
Термокабинет и захваты стенда испытательной машины Zwick Z050 5kN в горячей камере
Испытания на статическую трещиностойкость облученного образца типа SEB
- Стенд для определения физико-механических свойств конструкционных материалов на основе высокочастотного магниторезонансного пульсатора ZWICK Amsler 20 HFP 5100. Стенд позволяет проводить нагружение усилием до 2 тонн с частотой 300 Гц и выполнять:
- выращивание усталостной трещины из механического надреза в образцах типа СТ и SEB для последующих испытаний на трещиностойкость;
- испытания образцов типа СТ и SEB циклическим нагружением для определения характеристик остановки усталостных трещин (ΔKth);
- определение характеристик многоцикловой усталости (кривых усталости и предела выносливости).
- Стенды для определения характеристик ударной вязкости конструкционных материалов на основе маятникого копра МК 300 Дж для испытаний на ударный изгиб стандартных и реконструированных образцов Шарпи размером 10×10×50 мм и маятникого копра марки ТСМК-5 для испытаний на удар специальных миниатюрных образцов размером 3,7×1×22 мм или 6×3,5×22 мм.
- Стенды для проведения коррозионно-механических испытаний конструкционных материалов в водных средах высоких и сверхкритических параметров на основе петлевых автоклавов. Размещенные в горячей камере и вне ее стенды позволяют проводить исследования коррозионного растрескивания как материалов в исходном состоянии, так и высокооблученных материалов в водных растворах с контролируемыми уровнями рН, электропроводности и концентрации кислорода, имитируя среду I и II контура реакторов ВВЭР и среду I контура проектируемого реактора ВВЭР-СКД:
- петлевые автоклавы с водной средой высоких параметров позволяют проводить нагружение образцов с постоянной нагрузкой и со скоростями нагружения от 10–8 до 10–5 с–1 при температуре до 320ºС и давлении до 160 атм;
- петлевые автоклавы с водной средой сверхкритических параметров позволяют проводить нагружение образцов при постоянной нагрузке при температуре до 550ºС и давлении до 300 атм.
- Стенд для определения радиационного распухания облученных образцов конструкционных материалов посредством гидростатического взвешивания на основе электронных весов АВ120-01. Установка позволяет взвешивать пробы в диапазоне от 0,01 до 120 г с погрешностью ±0,5 мг.
- Стенд для изготовления шлифов из облученного материала на основе шлифовально-полировальной установки Saphir 520. Стенд обеспечивает подготовку шлифов из высокоактивных образцов конструкционных материалов для исследования микроструктуры на оптическом и электронном микроскопах.
- Стенды для проведения фрактографических и металлографических исследований облученных материалов на основе оптического микроскопа, а также сканирующих электронных микроскопов Hitachi TM 3000 (с увеличением до ×30 000) с микроанализатором Quantax 70 и Vega-3 Tescan (с увеличением до ×500 000 и разрешением 2 нм). Стенды позволяют проводить исследования поверхностей разрушения и химического состава высокооблученных образцов, испытанных при различных условиях нагружения.
Испытания на ударную вязкость на копре МК 300 Дж в горячей камере
Подготовка шлифов на установке SAPHIR 520 в горячей камере
- Стенд для определения микротвердости облученных материалов на основе микротвердомера МНТ (CSM Instruments). Стенд позволяет проводить исследования микротвердости в материалах с высокой микроструктурной неоднородностью (сварные соединения; металл, подвергнутый нейтронному облучению с высоким градиентам плотности потока нейтронов; разнородные соединения).
- Аппаратно-программный комплекс для экспериментально-расчетного определения (с использованием активационных детекторов) параметров облучения (флакса и флюенса нейтронов, повреждающей дозы нейтронного облучения) металла образцов в составе облучающих устройств и металла проб из элементов конструкций атомных энергетических установок, облучаемых при эксплуатации.
- Установки и оборудование для проведения работ и исследований с облученными материалами:
– установка для определения доли ферритной фазы в аустенитных материалах;
– печи для термообработки облученных материалов;
– телевизионно-компьютерная установка для определения геометрических размеров изломов образцов после испытаний, включая размеры «зон вытяжки» после испытаний на трещиностойкость.
- Установки для определения микротвердости материалов: микротвердомер «CSV-instruments» с пирамидкой Виккерса и нанотвердомер « Наноскан 4D» с пирамидкой Берковича. Минимальные нагрузки от1 грамма поволяют использовать эти приборы для инструменттированного определения микротвердости начиная с глубин индентирования 0,1-0,3мкм.