О.П. КОРОГОДА , А.Н. ХАМУТОВСКИЙ Научные руководители – Н.С. ХОМИЧ

О.П. КОРОГОДА1, А.Н. ХАМУТОВСКИЙ2
Научные руководители – Н.С. ХОМИЧ1 к.т.н.,
С.В. ИВАНОВА3 к.ф.-м.н.
1 УП «Полимаг», Минск, Беларусь
национальный технический университет, Минск, Беларусь
3 Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
2 Белорусский
МАГНИТНО-АБРАЗИВНАЯ МОДИФИКАЦИЯ
ПОВЕРХНОСТЕЙ ОБОЛОЧЕК ТВЭЛОВ
Созданная экспериментальная установка Т11 предназначена для магнитноабразивной обработки модификации оболочек твэлов с целью повышения коррозионной стойкости и качества поверхности. Проведенные поисковые исследования показали возможности повышения эксплуатационных свойств за счет модификации поверхностного слоя оболочек твэлов.
Эффективная работа атомных реакторов и их безопасность непосредственно зависят от качества циркониевых компонентов тепловыделяющих
сборок, в частности оболочек тепловыделяющих элементов (твэлов).
Применение твэлов в среде перегретого пара с высокой температурой
и давлением приводит к коррозии и наводораживанию оболочек твэлов,
что ограничивает эксплуатационный ресурс этих изделий. Качество обработки поверхности оболочек твэлов в значительной мере оказывает влияние на повышение эксплуатационных свойств.
Альтернативой традиционной технологии обработки оболочек твэлов
является технология магнитно-абразивной обработки (МАО) [1]. МАО
позволяет снизить шероховатость поверхности, повысить механические
напряжения сжатия [2]. В результате МАО в поверхностном слое циркония возникает модифицированный слой, который определяет механические и коррозионные свойства оболочек твэлов [3, 4].
Для реализации МАО поверхностей оболочек твэлов сотрудниками
УП “Полимаг” разработана и изготовлена экспериментальная установка
модели Т11 (рис. 1), предназначенная для магнитно-абразивной модификации поверхностей оболочек твэлов диаметром 4-15 мм и длиной до
3000 мм.
Проведенные поисковые исследования показали, что свойства поверхностного слоя оболочек твэлов после МАО зависят от свойств применяемых ферроабразивных порошков и смазочно-охлаждающих технологических средств (СОТС).
При съеме материала на сторону 8,0-12,0 мкм МАО с СОТС обеспечивает равномерную по длине твэла шероховатость с Ra=0,15-0,20 мкм при
исходном значении Ra=0,40-0,45 мкм. При МАО без СОТС съем материала на сторону 2,0-4,0 мкм и шероховатость поверхности снижается незначительно до Ra=0,35 мкм. Измерения шероховатости выполнены на профилографе Perthometer M2 (Mahr, Германия).
С помощью системы микроанализа INCA Energy 350DC (Oxford Instruments, Англия) в составе сканирующего электронного микроскопа
Vega II LMU (Tescan, Чехия) в поверхностном слое обнаружено повышение содержания элементов ферроабразивного порошка. При минимальном
внедрении железа повышается содержание, например, титана, что может
способствовать улучшению механических и коррозионных свойств поверхностей оболочек твэлов. Кроме того обнаружено снижение содержания углерода и кислорода в поверхностном слое после МАО.
Рис. 1. Общий вид установки модели Т11 для МАО оболочек твэлов
В настоящее время установка Т11 используется для экспериментальных исследований магнитно-абразивной модификации поверхностей оболочек твэлов в Институте промышленных ядерных технологий НИЯУ
«МИФИ».
Список литературы
1.
Хомич Н.С. Магнитно-абразивная обработка изделий: монография / Н.С. Хомич. –
Мн.: БНТУ, 2006. – 218 с.
2.
Свойства поверхностного слоя после полирования в магнитном поле / Хомич Н.С.,
Корогода О.П., Иванова С.И., Шлепов И.А., Хамутовский А.Н. // Warstwa wierzchnia
technologicznie kształtowana. – Gorzów Wlkp., 2011. – С. 193-203.
3.
Модификация поверхности циркониевых компонентов ТВС реакторов на тепловых нейтронах с целью повышения их эксплуатационных свойств / С.Е. Иванова [и др.] //
Физика и химия обработки материалов – 2009. – №3. – С. 5-17.
4.
Модификация поверхностей изделий из циркония магнитно-абразивным методом /
В.К. Орлов, К.Н. Никитин, И.А. Шлепов, Е.Ф. Шестаков // ВАНТ. – 2002. – №1 (59). – 67-73.