Fragilização de nêutrons - Neutron embrittlement

A fragilização por nêutrons , às vezes mais amplamente fragilização por radiação , é a fragilização de vários materiais devido à ação dos nêutrons . Isso é visto principalmente em reatores nucleares , onde a liberação de nêutrons de alta energia causa a degradação a longo prazo dos materiais do reator. A fragilização é causada pelo movimento microscópico de átomos que são atingidos pelos nêutrons; essa mesma ação também dá origem ao inchaço induzido por nêutrons, fazendo com que os materiais aumentem de tamanho, e o efeito Wigner, causando acúmulo de energia em certos materiais, o que pode levar a liberações repentinas de energia .

Os mecanismos de fragilização por nêutrons incluem:

  • Endurecimento e fixação de deslocamento devido a características nanométricas criadas por irradiação
  • Geração de defeitos de rede em cascatas de colisão por meio dos átomos de recuo de alta energia produzidos no processo de espalhamento de nêutrons .
  • Difusão de defeitos principais, o que leva a maiores quantidades de difusão de soluto, bem como a formação de complexos de cluster de soluto-defeito em nanoescala, clusters de soluto e fases distintas.

Fragilização em Reatores Nucleares

A fragilização por irradiação de nêutrons limita a vida útil dos vasos de pressão do reator (RPV) em usinas nucleares devido à degradação dos materiais do reator. Para operar com alta eficiência e conter água de refrigeração com segurança em temperaturas em torno de 290ºC e pressões de ~ 7 MPa (para reatores de água fervente ) a 14 MPa (para reatores de água pressurizada ), o RPV deve ser de aço de seção pesada. Devido aos regulamentos, as probabilidades de falha do RPV devem ser muito baixas. Para alcançar segurança suficiente, o projeto do reator assume grandes rachaduras e condições extremas de carga. Sob tais condições, um modo de falha provável é a fratura rápida e catastrófica se o aço do vaso for quebradiço. Metais de base RPV resistentes que são normalmente usados ​​são placas A302B, A533B ou forjadas A508; estes são aços de baixa liga temperados e revenidos com microestruturas bainíticas principalmente revenidas. Nas últimas décadas, a fragilização do RPV foi tratada pelo uso de aços mais duros com menor teor de traços de impurezas, a diminuição do fluxo de nêutrons a que o vaso está sujeito e a eliminação de soldas de linha de cintura. No entanto, a fragilização continua sendo um problema para reatores mais antigos.

Os reatores de água pressurizada são mais suscetíveis à fragilização do que os reatores de água fervente. Isso se deve ao fato de os PWRs terem mais impactos de nêutrons. Para neutralizar isso, muitos PWRs têm um projeto de núcleo específico que reduz o número de nêutrons que atingem a parede do vaso. Além disso, os projetos de PWR devem estar especialmente atentos à fragilização por causa do choque térmico pressurizado, um cenário de acidente que ocorre quando a água fria entra em um vaso de reator pressurizado, introduzindo grande estresse térmico . Este estresse térmico pode causar fratura se o vaso do reator for suficientemente frágil.

Referências

  • "Backgrounder on Reactor Pressure Vessel Issues" . Comissão Reguladora Nuclear . Fevereiro de 2016.
  • Pu, Jue (18 de março de 2013). "Fragmentação por radiação" . Stanford University .
Específico
  1. ^ "Embrittlement of Nuclear Reactor Pressure Vessels" . www.tms.org . Recuperado 2018-03-02 .
  2. ^ Odette, GR; Lucas, GE (01/07/2001). "Fragilização dos vasos de pressão do reator nuclear". JOM . 53 (7): 18–22. Bibcode : 2001JOM .... 53g..18O . doi : 10.1007 / s11837-001-0081-0 . ISSN   1047-4838 .
  3. ^ "Backgrounder on Reactor Pressure Vessel Issues" . Comissão Reguladora Nuclear dos Estados Unidos . 8 de abril de 2016 . Recuperado em 1 de março de 2018 .


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