Study of steels suitable for reactor pressure vessel Marek Kovář kovar.ma@seznam.cz (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 Only very few defects survive! Převzato od Ing.Štěpána Válka

Charpy hammer

Charpy hammer

Transition curve Transition curve Cr24VMoV5-5 15Ch2MFA Temp. (°C) E (J) KCV (J/cm2) -15 14 17.5 -180 3 3.7 24 25 31.2 -65 11 13.7 27 33.7 -30 8 10 50 40 -20 41 51.2 42 52.5 -10 37 46.2 60 45 56.2 65 49 61.2 62.5 100 75 91 113.7 64 80 20 134 167.5 130 56 144,5 180.6 160 62 77.5 132 165 250 95 124 155

Transition temperature

Experimental reactor

Transition temperature (15Ch2MFA)

Lifetime calculation K výpočtu teoretického posunu přechodové křivky se používá: ∆Tf= Af (F.10-22)1/3 s konstantou Af=25 a použitým neutronovým tokem 1,2x10^13m-2.s-1 (odhadem snížen o stínění vody (moderací) a stíněním materiálu) Použitím jednoduché rovnice: Tk=Tk0+∆Tf získáme celkový posun : Čas Posun (∆T)(°C) 1 rok 39 2 roky 49 5 let 66 10 let 83 15 let 96 20 let 105 25 let 113 30 let 121 35 let 127 40 let 133 Tk0 …… počáteční přechodová T ∆Tf……. Rozdíl teploty po ozáření F ……… fluence

Reactor pressure vessel VVER 440 Materiál C Mn Si P S Cr Ni Mo V Cu Co As 15Ch2MFA 0,13 0,18 0,3 0,6 0,17 0,37 max 0,025 2,5 3,0 0,4 0,8 0,25 0,35 0,1 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!!!