Berzy Lajos

A kutatóreaktorok szerkezeti anyagainak öregedési mechanizmusai és azok mikroszerkezeti jellemzői különféle környezeti és üzemi terhelések által indukált károsodások tükrében

Óbudai Egyetem

Anyagtudományok és Technológiák Doktori Iskola

Gillemot Ferenc

egyéni

PhD

: A legtöbb kutató- és oktatóreaktor tank (nyitott fedelű tartály) vagy medence típusú, amely 40-60°C hőmérsékleten üzemel. A nagyfluxusú vízzel moderált kutatóreaktorok aktív zónája a hűtővíz áramlásának biztosítására kis nyomáson, 2-5 bar-on működik. Miután az erőművi reaktoroktól eltérően a kutatóreaktorok nincsenek nagy belső nyomásnak kitéve, többségűk alumíniumötvözetből készül. Az alumíniumötvözetek jól megmunkálhatóak, könnyen alakíthatóak, hegeszthetőek, a fajsúlyuk kicsi, így a szerkezetek önsúlya még az alacsonyabb szilárdság ellenére is jelentősen kisebb, mint az acélszerkezeteké. Nagytisztaságú alumínium elérhető a kereskedelemben, az ebből gyártott ötvözetek kevéssé aktiválódnak és sokkal gyorsabban csengenek le, mint az acélok. Ezért teszik az alumíniumötvözetek alkalmassá kutatóreaktorok és berendezések gyártására. Az alumínium jellemző ötvözői a szilícium és magnézium. Ameddig ezek az ötvözők oldatban vannak javítják az alumínium szilárdságát és szívósságát. Az alumíumötvözetek kiválással keményednek még szobahőmérsékleten is. A neutronsugárzás a rektorokban széles energiaspektrumban van jelen. A reaktorokban a termikus neutronok az ötvözésre használt magnéziumot transzmutációval szilíciummá alakítják, és kiválásokat hoznak létre amelyek csökkentik a szívósságot. Körülbelül 6% szilíciumtartalomnál az alumíniumötvözetek nyúlása 2-3%-ra csökken.Ugyanakkor a magnézium mennyisége a mátrixban csökken, majd elfogy és ez csökkenti a mátrix szilárdságát. A gyors neutronok diszlokációkat hoznak létre. A diszlokációk eleinte növelik a szívósságot, de egy optimális érték elérése után csökkentik. A ma űzemelő kutatóreaktorok nagy része meghaladta a tervezési élettartamot, ami 20-30 év volt, ezért szükséges öregedésmenedzselő programmot kidolgozni, és ennek részeként az alumíniumötvözetek üzemi körülmémyek közötti öregedését vizsgálni. Az öregedéskezelő programnak ki kell terjednie az alumíniumötvözetekből készült alkatrészekre és kísérleti eszközökre is. Ilyen a fémes anyagok sugárkárosodásának vizsgálatára fejlesztett BAGIRA besugárzó szonda ami a Budapesti Kutató Reaktor zónájában üzemel, AlMg2.5 ötvözetből készült. A doktori munka célja egy 29 évet üzemelt besugárzó szonda (ami 80 000 órán keresztül volt neutronsugárzásnak kitéve) öregedés vizsgálata. A vizsgálatot nehezíti, hogy az anyag radioaktív és a szonda különleges alakja miatt szabványos próbatesteket nem lehet belőle készíteni. A vizsgálat eredménye alapján kell a jelenleg a reaktorban levő példány élettartamát meghatározni.

2025-09-01

2028-09-01

folyamatban lévő

A kutatóreaktorok szerkezeti anyagainak öregedési mechanizmusai és azok mikroszerkezeti jellemzői különféle környezeti és üzemi terhelések által indukált károsodások tükrében