Nie bądźmy zaskoczeni – nauczmy się z wyprzedzeniem diagnozować stan elementów napromienionych

​​

Wydaje mi się, że wiedza naszych służb UR o możliwych metodach takiej diagnostyki jest właściwie żadna. Mamy wyjątkową okazję, aby z wyprzedzeniem podjąć skoordynowane i roztropne działania na rzecz wypracowania metod właściwych dla takiej diagnostyki. Im szybciej zaczniemy tę naukę, tym lepiej. A zatem – odróbmy pierwszą lekcję.

Podejmując pracę na Politechnice Gdańskiej, specjalizowałem się w nieniszczących metodach badań elementów stalowych. Badaliśmy konwencjonalne układy energetyczne. Zwracałem cały czas także uwagę na zagadnienia diagnostyki obiektów eksploatowanych w energetyce jądrowej. Widziałem badania w INSA
de Lyon we Francji nad metodą siły elektromotorycznej, wizytowałem oddział R&D firmy EDF we Francji, gdzie tę metodę promowano. Nawiązałem też kontakt z kolegami z wielu laboratoriów, którzy utworzyli międzynarodową sieć o nazwie Universal Network for Magnetic Non-Destructive Evaluation (UNMNDE). Założycielem tej grupy był Japończyk, prof. S. Takahashi. Zainteresował on członków UNMNDE testami użyteczności metod magnetycznych dla diagnozowania stanu elementów stalowych reaktora. Miałem unikalną okazję zapoznać się z wynikami tych prac. Metody magnetyczne diagnostyki materiałów stanowią moją ulubiona dziedzinę, o czym mogli się przekonać Czytelnicy moich poprzednich artykułów zamieszczonych w „Służbach Utrzymania Ruchu”. Chciałbym przekonać Państwa o tym, że warto i należy z wyprzedzeniem rozpocząć naukę o metodach diagnozowania stanu elementów napromienionych. Teraz przedstawiam takie metody, które bazują na magnesowaniu obiektu i mogą być użyte jako metody nieniszczące. Zakładam, że podstawy metod magnetycznych już Państwo znają – choćby po lekturze artykułów w SUR [1,2]. Jeśli tak nie jest – proszę do nich zajrzeć, choćby dla przypomnienia sobie tych podstaw.

Negatywne skutki napromienienia stali i negatywne skutki próby Charpy’ego

Obiektem o szczególnym znaczeniu w energetyce jądrowej jest reaktor. Zewnętrzne warstwy ścian reaktora wykonane są głównie z niskostopowych stali ferrytycznych, a wewnętrzne ze stali austenitycznych lub stopów niklowych [3]. Główny czynnik mający wpływ na właściwości mechaniczne ścian kotła to wysokoenergetyczne promieniowanie neutronowe (energia E > 1

MeV). Skutki napromieniowania zależne są od dawki neutronów. Za miarę tej dawki przyjmuje się wartość iloczynu natężenia strumienia neutronów przez czas napromieniowania (fluence), liczoną zatem jako ilość neutronów, które przeniknęły przez powierzchnię
(np. 1 cm2) w zadanym czasie. Zmiany w mikrostrukturze stali spowodowane napromieniowaniem neutronami skutkują pogorszeniem właściwości mechanicznych. Efektem szczególnie niekorzystnym jest obniżenie odporności na pękanie (a tym samym zwiększenie kruchości). Zwiększa się także poziom naprężenia, powyżej którego następuje odkształcenie plastyczne w statycznej próbie rozciągania. Zmiany te są skutkiem blokady...