Marek Ková ř Tomáš Peták Gymnázium Karla Sladkovského

1. Studie struktury a mechanických vlastností reaktorové oceli pro VVER 440 a výpočet životnosti jaderných reaktorů Marek Kovář Tomáš Peták Gymnázium Karla Sladkovského Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská ČVUT v Praze Katedra Materiálů Evropský sociální fondPraha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti OPPA: Operační program Praha - Adaptabilita

2. Obsah Metody studia struktury a vlastností konstrukčních materiálů Charpyho zkouška rázem v ohybu Přechodová teplota Zkouška tvrdosti Metalografický rozbor Mikroskopie Stereologie Svědečný program Tlakovodní reaktorová nádoba VVER 440 Svědečný program bloků VVER 440 na JE Dukovany Výpočet životnosti

3. Charpyho kladivo

4. T0 = 44,5°C Přechodová teplota Několik vzorků jsme vložili do pece na předem nastavenou teplotu, kterou postupně snižujeme. Při potřebné teplotě vzorku jsme provedli Charpyho zkoušku vrubové houževnatosti. Při určité teplotě energie potřebná k přeražení vzorku rapidně stoupne či klesne. Toto je naše hledaná mez, zde se z křehkého zlomu stává houževnatý, či naopak. Pomocí metody nejmenších čtverců jsme proložili experimentálně naměřenými hodnotami funkci (1) a získali parametry: A0 = 36,8J; B0 = 24,2J; C0 = 38,1°C; T0 = 44,5°C. Hodnota přechodové teploty T0 je tedy 44,5°C. Jedná se o inflexní bod na této křivce a zároveň o poloviční energii mezi horním a dolním platem. Hodnota energie horního plata se pohybuje kolem 60J.

5. Zkouška tvrdosti

6. Příprava metalografických výbrusů

7. Mikroskopy

8. Pozorování výbrusů (200x) Perlitická oblast Martenzitická oblast Feritická zrna

9. SEM – lomová plocha (50x)

10. SEM – lomová plocha (100x)

11. SEM – inicializace lomu (500x)

12. SEM – inicializace lomu (2 000x)

13. SEM – vměstek (500x)

14. SEM – vměstek (2 000x)

15. SEM – vměstek (500x)

16. SEM – vměstek (2 000x)

17. Stereologie Na snímku byly zjištěny následující údaje: a) průměrná velikost zrn feritu (světlejší): 4,57 m (průměrná velikost zrna na obrázku 5,21 mm) b) průměrná velikost zrn perlitu (tmavší): 2,45 m (průměrná velikost zrna na obrázku 2,79 mm)

18. Tlakovodní reaktorová nádoba VVER 440

19. Svědečný program bloků VVER 440 JE Dukovany V rámci SSP tři druhy zkušebních těles, a to: 1) válcová o zkušebním průměru 3 mm pro zkoušky statickým tahem; typ těles je shodný se standardním svědečným programem, protože se jedná o archivní, dosud nezkoušená tělesa, dodaná v rámci dodatečného svědečného programu 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 se záznamem diagramu čas-zatížení pro vyhodnocování také podle normy ASTM E 636-83 b) typ TPB (s nakmitáním - nacyklováním únavové trhliny po ozáření) pro zkoušky lomové houževnatosti při statickém zatížení podle normy ASTM E 399, zkoušky ke stanovení hodnoty J- integrálu

20. Výpočet životnosti K výpočtu posunu přechodové křivky jsme použili jsme rovnici: ∆Tf= Af (F.10-22)1/3 s konstantou Af=25 a použitým neutronovým tokem 1,2x10^13m-2.s-1, který jsme odhadem snížili o stínění vody (moderací) a stíněním materiálu (jelikož se reálné zkoušky provádí s materiálem v hloubce 1/3 od vnitřní strany nádoby) Použitím jednoduché rovnice: Tk=Tk0+∆Tf získáme celkový posun : Tk0 …… počáteční přechodová T ∆Tf……. Rozdíl teploty po ozáření F ……… fluence

21. Poděkování Závěrem bychom chtěli poděkovat našemu gymnáziu Karla Sladkovského, kde nám bylo umožněno pracovat na našem miniprojektu, především učiteli fyziky Ing.Bc.Antonu Florkovi CSc., Ph.D., bez kterého by tato práce nemohla vzniknout. Dále za financování Evropskému Sociálnímu Fondu, Hlavnímu městu Praha a FJFI, výslovně KMAT FJFI ČVUT za poskytnuté zázemí, jmenovitě doktorandům Ing. Štěpánu Válkovi a Ing. Tomáši Skibovi za jejich čas a úsilí. V neposlední řadě poděkovaní také patří předsedkyni SÚJB Ing. Daně Drábové Ph.D., Ing. Pavlu Šimákovi z JE Temelín a Ing. Radku Konopovi ze Škoda JS za množství času a informací, které nám věnovali.