/
Text
Радиационная
стойкость
материалов
СПРАВОЧНИК
АТОМИЗДАТ' 1073
Радиационная
стойкость
материалов
СПРАВОЧНИК
Под общей редакцией
В Б. Дубровского
(7
УДК 621.039
Радиационная стойкость материалов. Справоч-
ник. Под общей редакцией В. Б. Дубровского. М„
Атомиздат, 1973, 264 с. (Авт.: В. Б. Дубровский,
П Л. Лавданский, Б. К. Пергаменщик, В. Н. Со-
ловьев).
В справочнике приведены данные по радиаци-
онной стойкости конструкционных и строительных
материалов, применяемых при сооружении ядер-
них энергетических установок. Приведены записи
мости физико-технических, теплофизических и ди-
электрических свойств .материалов от дозы иони-
зирующего излучения. Изменение свойств рассмот-
рено по отношению к данным, которые получены
при нормальных условиях. По материалам, радиа-
ционная стойкость которых описана в фундамен-
тальных трудах (например, стали), приводятся
только наиболее характерные зависимости основ-
ных свойств от дозы облучения.
Р
03111-016 ,
034 (01)—73
ПРЕДИСЛОВИЕ
В начале пятидесятых годов у нас в стране и
за рубежом началось широкое применение атом-
ной энергии в мирных целях [1].
К настоящему времени в различных отраслях
народного хозяйства страны и научных исследо-
ваниях получили распространение радиоактив-
ные вещества и различные источники ионизиру-
ющих излучений.
Вокруг всех источников ионизирующих излу-
чений создается биологическая защита для
снижения потоков радиации до уровней, допус-
каемых санитарными нормами. Потоки излуче-
ний. падающие на защиту, на все конструкции и
элементы установки, размещаемые в пределах
защиты, весьма велики. В результате длительно-
го воздействия (годы, десятки лет) излучений на
материалы их свойства меняются, и часто в не-
желательном направлении.
При проектировании любых приборов, агре-
гатов и устройств, узлы и элементы которых в
процессе эксплуатации подвергаются ионизиру-
ющему облучению, необходимо применять мате-
риалы, которые при облучении их потоком опре-
деленного вида излучения сохранят физико-тех-
нические, теплофизические и диэлектрические
свойства в заданных пределах. Способность ма-
гериалов в определенных пределах сохранять
после облучения спои свойства принято называть
радиационной стойкостью.
Вопросам, связанным с радиационной стой-
костью делящихся п конструкционных материа-
лов, используемых в активных зонах ядерных
реакторов, посвящено много теоретических и экс-
периментальных исследовании. В последние го-
ды опубликовано несколько монографий [2-—4],
посвященных радиационной стойкости материа-
лов. Эта тема является предметом обсуждения
на всесоюзных и международных совещаниях и
конференциях (5—7]. Несмотря на большой объ-
ем публикаций по радиационной стойкости мате-
риалов, инженерам, по роду работы связанным с
проектированием и эксплуатацией ядерных уста-
новок, нелегко получить конкретную информа-
цию об изменении интересующих их свойств
данного материала после облучения данным
интегральным потоком или дозой радиации опре-
деленного энергетического спектра. Настоящая
книга должна по замыслу авторов в какой-то
степени восполнить этот пробел.
Книга не претендует на полноту охвата во-
просов, связанных с радиационной стойкостью
всех материалов. В ней не рассматриваются ма-
териалы, применяемые в активной зоне: делящие-
ся, земедлптели, материалы оболочки тепловы-
деляющих элементов и другие. Болес того, ог-
раниченный объем книги не позволил привести
полностью всю имеющуюся информацию об из-
менении после облучения свойств материалов,
используемых в узлах ускорителей элементарных
частиц, облучательскнх установках и других ус-
тройствах, где они эксплуатируются в радиаци-
онных полях.
Кинга написана авторским коллективом, со-
стоящим из преподавателей кафедры «Строи-
гельства ядерных и специальных сооружений»
Московского инженерно-строительного институ-
та нм. В. В. Куйбышева. Предисловие и гл. 2
написаны В. Б. Дубровским; гл. I — Б. К. Пер-
каменщиком; гл. 3—П. А. Лавданским и В. II. Со-
ловьевым.
Данная работа не свободна от недостатков,
поэтому авторы будут благодарны всем читате-
лям, которые возьмут на себя труд сообщить о
них по адресу: Москва, М-114, Шлюзовая наб., 8,
МПСИ им. В. В. Куйбышева, кафедра «Строи-
тельства ядерных и специальных сооружений».
Авторы выражают сердечную благодарность
Л ру техн, наук, проф. А. 11. Комаровскому за
помощь, оказанную при подготовке данной ра-
боты.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I Петросьянц Л. М. От научного поиска к атомной про-
мышлеиностн. Изд. 2-е. М., Атомнздат, 1972.
-• Динс и Виньярд. Радиационные эффекты в твердых те-
лах Перее, с англ. М„ Изд-во иностр, лит., I960.
I Влияние облучения на материалы и элементы электрон-
ных схем. Перев. с англ. Под ред. В. Н. Быкова и
С. И. Соловьева. М., Атомнздат, 1967.
• Конобеенский С. Т. Действие облучения на материалы.
_ М„ Лтомиздат, 1967.
•> В кн.: Материалы Международной конференции по мир-
ному использованию атомной энергии. Женева, 1956.
1 7. М„ Госхимнздат. 1955.
"• В кн.: Груды Второй международной конференции по
мирному использованию атомной энергии. Женева, 1958.
Доклады иностранных ученых. Т. 6. Доклады советских
~ 1||?||ых. Т. 3. М., Атомнздат, 1959.
' Дейнине ядерных излучений на материалы. В кн. Тру-
ды совещания в Москве, XII 1960 г. М„ Изд-во АН
СССР, 1962.
ГЛАЗА 1
МЕТАЛЛЫ
1.1. ЖЕЛЕЗО
До недавнего времени вопросом влияния об-
лучения на железо занимались лишь с позиций
выяснения механизма радиационных поврежде-
ние. 1.1. Изменение нижнего предела текуче-
сти железа при облучении нейтронами спектра
деления (£>1 Aha) (17]:
I — железо. «пожженное при *60“ С. в вакууме
<0,002% С; 0,02%N>; 2 — железо, отожженное при 7&Г С
в водороде <0.001% С.-.0,002%\|.
ний в стали и вообще в твердом теле. Сейчас этот
вопрос приобретает и самостоятельное значение
в связи с длительной эксплуатацией ряда круп-
ных ускорителей.
Рис. 1.2. Изменение предела текучести железа
С различным содержанием углерода при облу-
чении [12]:
I—ферропак 0.0М%С; Да—17.6 [I—ежр (—;
7—фврровлк 0,1%С: Да —13,7 (I—exp I—1Ю|» Ф7)|'/’.
где Ф I — интегральны» попж иейтранип (Е>1.45 ЛГ.зд).
Рис 1.3. Изменение предела текучести железа с
различным содержанием углерода при облучении
' BGR, МП? при 10 >С [!2|:
°:003* С1 7-ферровак 0.001% С; 3-
** 1 ро®.1К 0,1% 4 — фсрролчк 0,00.3% С (иепмтанис
при - 1'ЛГ CJ
Рис. 1.4 Изменение верхнего (а) и нижне-
го (б) пределов текучести, (испытание на
срез) единичных кристаллов железа при об-
лучении при 70—130’С (£>0.1 Mas) |18]:
I — железо, отожженное в вакууме (0.002% С): 2 —
железо, очищенное водородом (0,(ИЙЬ% С).
Доза, нейтрон/сн'
Рис. 1.5. Изменение предела текучести (ис-
пытание на срез) железа при облучении
(Е>1 ЛЬн) (19|:
I ферровак (0.003% С), энергия нейтронов больше
1.45 Мзв; 2 — ферронак (0.007% С); 3 —очищенное
(0.0005 : 0,001% С).
4
Температура облучения, °C
Рис. 1.6. Влияние дозы и температуры
облучения па пластическую деформацию
железа [7]. Доза облучения Х10” (быст-
рые нейтроны) проставлена около эспе-
рименталышх точек. В диапазоне
2-МО' 10” нейтрон/см2 при 30—240“ С уве-
личение относительной пластической де-
формации в результате облучения (на-
пряжение кручения 3,2 к/'/сж*) состави-
ло 210~& (погрешность 3-10 ") незави-
симо от температуры и дозы При тем-
пературах выше 240° С не обнаружено
изменения пластической деформации.
Химический состав железа
Материал. странл-изгото- витель Содержание элемента (крема Fe), вес. %
С N S Р Ti Al V Литера- тура
Следы примесе й
Железо I (СССР) 0.005 0,008 0.0008 0,002 |4]
Железо 11 (СССР) 0,025 0,01 — — 0.001 0,002 — н
Железо Ill (СССР) 0.04 0,015 — — 0.001 0,001 — н
Железо ферровак Е 0.003 0,0005 0,004 0,002 — 0.007 0.004 15
(США)
Железо ферровак Е очи- 0.001 0,0004 0,004 0,002 — 0,003 0,004 [51
шейное (США) Армко-железо (США) 0,0075 0,004 0,006 0,011 0,010 0,0031 0,0001 |61
Армко-железо с добавкой 0.0086 0,0022 0,006 0,010 0,042 0,0007 0,0001 [6]
титана (США) Армко-железо. насыщен- 0.0075 0.0255 0,007 0,011 0.018 0,0008 0,0001 16]
нос азотом (США)
Железо (Англия) 0,0016 0.0015 0,007 0,002 — — — [7]
0,0025 0.0025 0,105 — —
Продолжение т а Л л <> н i i
Материал i траиа- язгогизнтель Содержание элемента .кроме Fe), нес. ", Литера- тура
Си | Мл Jfl Мо 51 другие элементы
Следы примеси
Желез.» I (СССР) Железо 11 (СССР) Железо III (СССР) Железо ферровак Е (США) 0,008 0,13 0,05 0,006 0,0013 0.18 0,02 0,001 0,03 0.02 0.017 0.01 o.oot 0.03 0.038 0.015 <0,0004 0.0004 0.0007 0.01 1111 Mg—0,014 Mg—0,014 Mg—0,002 Co—0.007; Sn—0,002; 4] 4| 4|
Железо ферронак Е очищенное (США) 0,006 0,001 0,01 0.015 0.001 — 0—0.0055; H—0,0007 Co—0.007; 5]
Sn—0,002; 0<0,001; 5)
Армко-железо (США) Армко-железо с до- банкой титана 0,0355 0,0209 0.0482 0,0103 — — 0.016 0,015 H—0,0007 As-0,0372 As—0,038 [6] 16]
(США)
Армко-железо, на- сыщенное азотом — 0,0120 — — 0,058 As—0,0225 [61
(США) Железо (Англия) — 0.020 — 0,010 0—0,005 7|
0.006 — — — 0,001 0-0,105,
другие элементы
— меньше 0,001
Влияние облучения на механн
Материал. условия обработки Условия облучения 11редел прочности
реактор нитетраль- НЫЙ ПОТОК, • 1ПрОН/€М* тежтература. СС
Л сз 1 3 з v *- Д измене- ние. \
Чистое железо — 3,6 12 — <93 80 24,3 28.6 2-1.5 34,5 17.7 40.8
Железо (0.03%С), отжиг 760с'С БР-5*1 0.11 1.4 1.1 1.5 1.9 2,8 II 15 19 28 40—70 40-70 200 240 200 240 200 210 200 -240 35 37 40 50 52 52,5 53,5 5.7 1-1 44 19 50 53
Железо (0,049%С) ВВР-М*1 0,01 0.1 1 — 25,7 25,9 21,3 26.8 5.4 4.3
Армко-железо, от- жиг и аргоне 860 С ВВР-М*’ — 0.01 0.1 1 10 1 1111 21
Желе 30, от- жиг 750°С 1(0,005%С) — — и 220—250 32.5 34.5 - nJ
icckhc спойстпа же ле ла
Предел тек)чести Относительное удлинение Твердость ио Виккерсу Литература
кГ,'«М* измене име. •« а-* измене мне. % * измене- ние, %
II,Я 28,9 13,4 33.2 145 148 59,5 29,5 56,7 34,1 -51 -39 — 181
29,5 19.5 51,5 51.5 52.5 11I8SSS 38,5 30 24 18.5 15,5 15 16 -22 —38 -52 -60 -61 -58 107 125 141 176 178 17 32 64 66 191
15 16.6 17,5 31.1 п 17 108 34 30,7 31 30,2 —14 —9 -11 1111 1111 |Ю|
। ни 1 1 1 1 1 1 -24 93 96 93 ПО 122 3.2 0 18 29 [Ш
9,5 22,0 132 55.0 35.0 —36 6) .0 120,0 97 HI
талли* лево Чистое Железо фсрровак Е, очищенное (0,001 %С) /IWvlVOL Е (0 > 1 отжиг 750€С о Желе- Материал, условия обработки
гюликрис- чсскос же- 23 111(0,04 %С) "о о to сл о
1 MTR MTR BNL 1 1 1 реактор Условия облучения
SS.-e? , Сл tw О кэ =2 А 8 ♦ О '•ЬЗ 1 *• • О ‘I — О ° ° '» О О О : ОС — 1 1 1 1 1 Е>1 Мм шап поток, 10’» ней- пгром/гм* I тгтчгрвль-
1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 -1 суммар- ный
SS8=I SI 8 06~09 06—09 70 70 70 70 70 70 70 ft s Г- Сл О температура. °C
U " li U Ы 00 A. -.5 сл- от Ъ1 w 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 А. гл гл сл-и ts3 о о © к Г/мм‘ прочности Предел
сл а. кз £ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 sei измене- ние. %
1 1
w w КЗ - X О 4- X 1) .9 23,8 КЗ С*Э КЭ — х w сл :л u'a © гл t^WWhwKDKC*-*-* х с ю о-, к — © сл — 1с 4* *--1 СЛ — ел А. © м сл ел 12,0 37,2 кГ/мж* S с 1 Предел
КЗ кэ — м со СЛ i О О № 30 । 81 61 116 83 00 © © -*-1 СР КЗ I — © 2 кз сл © © 1 EI 212 измене- ние, %
е*эс*> w сл® и- СЛ СТ5 W © 1 1 1111 11111111 КЗ л. Оо W ОО 50,0 29.0 % 1 : 1 а а г Относительное
Ш1| 4* КЭ © КЭ 1 1 1111 11 11 1 1 1 1 Ll КЗ измене- ние. %
1 1 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 11 111 93,0 181,0 88,0 1 Твердость по UnLlrenr'.'
1 1 1 1 1 1 1 1111 1 1 1 1 1 1 1 1 © 1 сл 1 1 1 измене- ние, %
leil 7л 7л 1121 Литература
Продолжение табл. 2.1
* Материал, ус ломия обработки Чистое поли крис- таллическое же- лезо Условия облу пенни Предел прочное 1н
реактор UHiei раль- ток, 1 *>• • HfU mpoHjcM1 о i fi. «в 5 ко 150 300
I £ 0.01 0.01 0.01 мм | | | | кГ/мм* I I । I Н““%
Армко-железо. от- жиг 650 С 1 ч СМ-2 70О"« — (100)" 1(М)( 100) 36 •15 25
7<М)Ч — (400) 100(400) 37 33 II
7(Ю’« (750) 100(750) 6 3 V)
’• Средняя энергия нейтронов Ж к»в.
Нейтронов с энергией более | Л1эе около |П‘„.
•• Облучение проводилось в контейнере. экраннрояпипом листовым
•• Укамн поток нейгронов с энергией больше 1.45 Л(я».
•• Здесь и ниже указано равномерное удлинение; ||р|| температуре
иых образцов падает соответственно до 2 и j' u.
•• Указан поток быстрых нейтронов, плотность потока 10“ шйт
•’ В скобках указана температура испытания.
Продолжение табл, 1.2
11 редел тек у ••сети Относительное удлинение Твердость по Виккерсу
р>
хТ/хм* 8-’ кГ/мм9 s’ £ е
изме ние. L Г. 3 S и п
9.7 — [13]
15.2 57 — —. — —
15,8 63 — — — —
13,8 42 — — — —
25 — 15“ — — — [14]
41 64 3 —80 —
30 — 10 е- — —
33 10 15 50 — —
— 20 — — —
2 —60 25 -25 — —
кадмием; укамн поток неПтронов бел учегл экранировании.
чг илания пао’С ог>юс1пелыюе удлинение для контрольных и облучен-
Влияние облучения на
Материал, условия обработки Реактор Условия о'.лучения
интегральный поток. I01’ нгйтрм1см' (Е>1ЛЬ«) темпера- тур*. С
Армко-железо с добавкой титана (0.0086%С), отжиг 750°С PS1 1,4±0,14 50
Армко-железо. насыщен- ное азотом (0,0075%С), отжиг 750°С То же 1,4±0.14 50 —
Влияние облучения на маг
Материал Реактор Услопия облучения
интегральный поток. нейтрон/си* TCMIITJM- W С
Чистое железо — Ю1» (суммарный поток) 25
Армко-железо ИРТ-2000 МО1’(£>0.5 Мэе) 1,410» (£ > 0,5 Мм) — 170 — 170 1
Данные о влиянии облучения на некоторые
виды железа (табл. 1.1) приведены в табл. 1.2—
1.4 и на рис. 1.1 —1.6. Химический состав некото-1
рых отечественных сортов железа приведен в
работах [1—3]. I
ударные свойства железа
УдврЯМ вязкость Температура перехода из плас гическо"о состояния в хрупкое Литература
аГ-ч/гж* нзме не- нме, % -с изменение. °C
25 26 4 -60 -104-0 50-60 |6]
29 16 -45 20 140-170 120-150
Таблица 1.4
нт ныс свойства железа
KoypiHTHlS ым сила, % Ос га точная намагничен- ность, % Магнитная проницае- мое гь. % Литера- тура
32 — 30 |15|
45 22 22 |16]
— — 24
’ > УГЛЕРОДИСТЫЕ СТАЛИ
Сталь обыкновенного качества. В соответст-
с ГОСТ 380—71 сталь обыкновенного ка-
'ТОа подразделяется на три группы. Сталь
1'Уппы Л, поставляемая по механическим свой-
гвам, изготовляется следующих марок: Ст.0,
Ст.1, Ст.2, Ст.З, Ст.4. Ст.5, Ст.6. Сталь группы
поставляемая по химическому составу, изготов
ляется марок БСт.О, БСт.1, БСт.2, БСт.З, БСт.
БСг.5, БСт.6. Сталь группы В, поставляемая 1
механическим свойствам и химическому сост
ну, изготовляется марок ВСт.2, ВСт.З, ВСт.
ВСт.5.
Сталь всех групп с номерами марок 1, 2, 3,
по степени раскисления изготовляется кипяще
полуспоконной и спокойной*, с номерами 5
6—полуспоконной и спокойной.
Назначение стали обыкновенного качест.
г
различных марок [20] следующее.
Сталь марок Ст.0, Ст. I, Ст.2
для изготовления неответственных
конструкций (настилы, ограждения,
марши, связи), заклепок, анкерных
применят
элемента
лестннчны
болтов, а
Р
матуры для
конструкций.
Сталь I
неответственных железобетонны
марки Ст.З в горячекатаном с
стоянии используют для строительных II друг|
расчетных металлических конструкций, подвс
гаемых сварке, в виде сортового, фасонного
листового проката: балок, ферм, колони, ма«
башен, корпусов работающих под давлением с
судов и аппаратов, арматуры класса Л-1, нес
ветственных валиков, осей, шестерен, втуло*
рычагов, гаек и др.
Сталь марки Ст.4 в горячекатаном сост
янни применяют в сварных, клепаных и болт
вых конструкциях повышенной прочности в ви,
сортового, фасонного и листового проката,
также для малонагруженных деталей: вале
осей, шестерен, втулок, рычагов, гаек, хомутов
других деталей.
* Соответствующие
марке стали, например,
индексы кп, пс, сп прибав.чя
Ст.Зкп— сталь Ст.З кипящая
Химический состав стали обыкновенного качества
Содержанпе элементов. •« прочие Отечественные марки по ГОСТу 380—71 Р < 0.07. S < 0.06 -г Ю О Q Q X о О СО Л о о о о о о о V V V V V '/
с < 1 Я О сч о 0.25—0.50 1 0,30—0,60 0.40—0,65 0.10—0.65 0.80—1,10
<л 1 <0.05 0.05-0.17 0.12-0.30 <0.07 0.05-0.17 0.12-0.30 <0,07 0,05-0,17 0,12-0.30 0.15
и <0.23 0.06—0.12 0.09—0.15 0.14—0.22
Марка стали БСт. 0 БСт. 1 кп 1 БСт. 1 пс • БСт. 1 сп 1 БСт.2кп) БСт.2пс БСт.2сп )
= и = * Н Ь Н н ииии из та из из
Пр одолжение таблицы 1.5
Марка стали — Со.тержаивс элементов. %
— с Si Мп прочие
БСт.4кп ) БСтЛпс БСтЛсп 1 ' 0.18-0,27 0.07 0,05-0.17 0.12—0,30 0.40—0.70 Р < 0.04 S 0,05 Сг < 0.30 Ni < 0.30 Си 0.30 As 0.08
БСт.бпс БСт.бсп БСт.5Гпс БСт.бпс БСт.бсп 0.28-0.37 0.28—0.37 0.22—0,30 0.38—0.49 0.38—0.49 0.05 0.17 0.15-0.35 0,15 0.05—0.17 0.15-0.35 0,50—0,80 0,50-0,80 0.80-1,20 0.50—0.80 0.50—0.80
— Зарубежные аналоги
АЮ6 (США) |21J 0.24 0.20 0,72 Р 0.018 S 0.023
Нелсгированное железо (Канада) (22| 0,021 0.24 0,36 Р 0.016 s < 0.010 А1—0.04
Таблица 1.6
Влияние облучения на механические свойства углеродистой стали
обыкновенного качества
Марка, ивименовавие стали, условие обработки Реактор Условия облуче- ния Предел прочности Предел текучести Удлинение Лите- Г а тура
инте- гральный поток. 10»» чей- трон/см1. Е>1 М»в темпе- ратура, кГ/мм* изме- нение. % кГ/мм: изме- нение % изменение. %
А106, мелкозернистая 53,1 40.5 — 18.8 —— 18).
1.0 60 55,1 3,8 51,0 26.0 23,2 + 23.4 |23|
0.5 299 54.9 3.6 43,9 8.4 20,2 +7.5
51,7 _. 33.3 34.0
10 <93 71,7 39.4 67.9 104 11.5 —66.2*1
. 53,4 28,1 18,0
2,0 304 71.7 34.6 57,0 103 8.0 —55,6
— 2,0 360 61,2 14.5 38,7 37,8 11,0 —39,0
2,0 404 57.7 6.2 33,7 20,0 12,0 —33,4
8.0 304 74,5 39.8 55,5 97,5 6,0 -66,7
8,0 416 55,5 3.9 33,0 17,5 11.0 —39.0
ГС
Марка, наименование стали. условие обработки Реактор Условия облуче- НИИ Предел прочности Предел текучести Удлинение Лите- ратура
инте- гральны i’i поток. 1 |‘» Е>1 Mjte темпе. рат^да. кГ/Мм’ изме- нение. • кГ/мм1 изме- нение. <• измене- ние.
1106. крупнозернис- тая — 1.0 0.2 60 299 59,8 62.9 60.8 5?2 1.6 35.4 50.3 37.9 42.1 7.1 20,2 16,0 17,F —20.8 -12.4 Г8]. |23|
— 10 <93 58.4 85,1 45.8 33.4 81.6 144 29.0 6.5 —77.6* **1
— 56.2 32,3 14.0
2.0 40-1 59.1 5.2 30,2 1 14.0 о
7.0 304 72.4 28.8 61.2 89.4 3.0 —78.5 —21.4
7.0 416 66.1 17.8 45.0 39.4 11 .0
— 56.2 _ 32,3 14.0
— 2,0 304 80.8 43.8 65.4 102 8,0 —42 8
2.0 360 68.9 22,6 47.1 45,8 9,0 -35,7
Условия обличе- нии Предел прочности Предел текучести Xдлпяенпе
Марка, наименование стали, условие обработки Реактор инте- гральный поток. 101’ ней- трон; см1. Е 1 Мм темпе- ратура. кГ; ия' изме- нение . U • кГ,ммг изме- нение. U изменение. Лите- ратура
! делегирован ное же - леэо NRX 5.4“ 10,9“ <100 <100 45,8 60,6 57,1 32.4 24.7 31,8 59.9 55,2 88.4 73.6 27 16 12 —40,7 -55,5 [22]
Железо нормализо- ван нее 880°С РФТ 0,14° 80 47 56 19,1 37 54 46 27 10 -63 |21|
(типа Ст. 3) 0.24“ 300 39 53 36 26 40 54 39 24 —38.5
*i Кроме этих результатов везде указано равномерное удлинение.
** Указан поток нейтронов с энергией больше 0,о кзв.
»» Быстрые нейтроны составляют 35% сбщего потока.
*4 Быстрые нейтроны составляют 10% сбщего потока.
It rf N 4 VO ! « 0 » i а f 1231 [23] з‘ — ш X U5
TO 4 альная pa- 1 К
О © s 1 1 |ИТСПП<1> зрушенис 9 Я измене- ние. % 1 1 13$ 1 1 1 1 1 "f? 1 X © г U С
8 1 *£ в К 1© «О Г 1 Е
J 8 Мак /(Л». fS * > 1 1 Л 2 1 1 1 а
< реакторе irypa пере- rt *«тл _ СОСТОЯНИЯ рупкое измене- ние, ГС 1'5 О’ О *t* 00 оо сч 18 10 X те 1 я
ЮДИСТО ЖСКОМ Texicpj ли^а пл скою к X и < gis 1 । 1 |'я °? $38 ш ю О ! те X
vioa в Ок-Рид Я = X -ь 1U и . за st со со со ео х» । о а. с> — 1 V V V V * I -00 00 ОО СО 1 ©J О СТ) о w v v 1 316 1 1ИГИГОНО<1||
»a 1 облученной Условие ой интегральный 1 поток. 101» ней- трон/см1. Е. 1 Мм | in 1© х о щ о ** © Iю- О ш ж с ,с. о 5 те i С/ =
5 = нор- §• = =-
Влияние облучение Марка наименование ста- 3 I в = л § Л 106 мелкозернистая, i малнзованная 106 крупнозернистая, t мализс •ванная = I те >:
с <
26
Сталь марки Ст.5 используют для изго-
товления арматуры класса A-I1, деталей машин,
подвергаемых воздействию небольших напряже-
ний: болтов, гаек, валов, осей, звездочек, ры-
чагов.
Сталь марки Ст.6 применяют для изго-
товления арматуры, а также в автотракторном и
сельскохозяйственном машиностроении.
В строительстве эти стали применяют в соот-
ветствии с требованиями СНиП 1-В. 12-62 «Ме-
таллы и металлические изделия», СНиП П-В.3-62
«Стальные конструкции. Нормы проектирова-
ния», СНиП I-B.4-62. «Арматура для железобе-
тонных конструкций».
В реакторостроепни из углеродистой стали
обыкновенного качества изготовляют металли-
ческие конструкции бака водяной (засыпной)
защиты реактора, арматуру радиационно-тепло-
вон и биологической защиты из железобетона, в
некоторых случаях баки реакторов, работающие
под давлением, близким к нормальному, и невы-
сокой температуре.
В табл. 1.5 указан химический состав сталей
обыкновенного качества и зарубежных аналогов,
Для которых в табл. 1.6 и 1.7 приведены данные
<> влиянии облучения.
Сталь качественная конструкционная. В со-
ответствии с ГОСТ 1050 -60 сталь углеродистая
качественная конструкционная выплавляется в
'''артековских, электрических печах спокойной,
"олуспокойной и кипящей.
В зависимости от химического состава эта
Паль подразделяется на сталь с нормальным
“Держанием марганца, изготовляемую марок
08кп, Юки, 10, 15ки, 15, 20 кп. 20, 25, 30,
*5, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, и сталь с
повышенным содержанием марганца, изготовля-
емую марок 60Г, 65Г, 70Г. По содержанию угле-
рода сталь можно разделить на ннзкоуглеродис-
тую (до 0,3%С), среднеуглероднстую (0,3—
0,5% С) и с повышенным содержанием углерода
(свыше 0,5%С).
Назначение углеродистой качественной ста-
ли {20] следующее.
Сталь марок 0,8, 0,8кп, 10, Юкп без тер-
мической обработки применяют для изготовле-
ния прокладок, шайб, заклепок, шпилек п других
деталей высокой пластичности общего машино-
строения; в химическом машиностроении — для
изготовления патрубков, обечаек, днищ, испари-
телей, конденсаторов и других деталей, работа-
ющих при температурах до + 425°С под дав-
лением.
Сталь марок 15, 15кп, 20, 20кн п 25 без
термической обработки или после нормализацией
используют для изготовления элементов трубиы.хИ
соединений, болтов, патрубков, трубных лучковД
теплообменных аппаратов, разнообразных детаД
лей коглотурбостроения химического машнноД
строения и пр., работающих при температурах доИ
+ 425°С под давлением; после цементации и цп-1
анпровання—для деталей, от которых трсбует-И
ся высокая поверхностная твердость и невысо-Я
кая прочность сердцевины: кулачковых ввЛККО^Н
рычагов, осей, втулок и пр.
Сталь марок 30 и 35 без термической об-И
работки применяют для изготовления осей, ры-И
чагов, фланцев, валиков и других малонагружен-В
пых деталей; после закалки и низкого отпуска —Я
для изготовления винтов, штифтов, шайб, осей и II
других детален, к которым предъявляются тре-Ж
бовапия повышенной прочности. ।
Сталь марок 40 и 45 после закалки и от-Д|
пуска идет на изготовление деталей, к которым!!
федъявляются требования повышенной проч-
ности и твердости, работающих без ударных па-
грузок: роликов, валиков, втулок, муфт и др.;
после улучшения — на изготовление деталей,
работающих при небольших скоростях и средних
тельных давлениях; после поверхностного уп-
чиення с нагревом токами высокой частоты—
।ля изготовления деталей средних и крупных
а «меров, к которым предъявляются требования
.кокон поверхностной твердости и повышенной
в «носостойкости: шестерен, валов, работающих в
। пдшипниках скольжения при средней окружной
трости, и др.
('таль марок 50 и 55 после нормализации
отпуском и закалки с отпуском применяют для
изготовления шпинделей, валов, цапф, бандажей,
жецентрнков, шестерен, штоков, пружин и пр.
Сталь марок 60, 65, 70, 75, 80 и 85 приме-
|яют для получения круглых и плоских пружин
1 । «личных размеров; деталей, работающих в ус-
ловиях трения и под действием статических и
нбрационных нагрузок.
Сталь марок 60Г, 65Г, 70Г применяют для
1 иотовлення плоских и круглых пружин, рессор,
1 ! ужинных колец, шайб Гровера и других дета-
>‘й пружинного типа, от которых требуются вы-
жив упругие свойства и износостойкость.
Качественную сталь в реакторостроенпи ис-
1 льзуют для изготовления крепежных деталей,
Цементов .защиты, трубопроводов, вспомога-
"•лы1ых деталей реакторов.
В табл. 1.8 приведен химический состав ста-
*|, в табл. 1.9, 1.10 — данные об изменении ио-
нических свойств при облучении.
В работе [7] исследовалось влияние облуче-
1,151 на ползучесть высокоуглеродистой стали
'^лерод 0,95—1,25%; кремний меньше 0,3%;
Химический состав углеродистой качественной стали по ГОСТу 1050—60
Содержание кммипоз.
Мяркл Р S Сг Nf
стали С SI Мп
не более
05кп 0,06 <0.03 <0,040 0,035 0,040 0,10 0,25
08кп 0,05—0,11 <0,03 0,25 0,40 0.040 0.0-10 0,10 0.25
(18 0,05-0,12 0,17-0,37 0,35—0.65 0.035 0,040 0,10 0.25
Юкп 0,07-0.14 <0,07 0,25—0.50 0,040 0,040 0,15 0.25
10 0,07 0,14 0.17-0.37 0,35 0.65 0,035 0,040 0,15 0.25
“ 15кп 0.12-0,19 0,07 0,25-0.50 0.040 0.040 0,25 0,25
15 0,12-0,19 0.17-0.37 0.35—0.65 0,040 0.040 0,25 0,25
20кп 0,17—0,24 <0,07 0,25 0,50 0,040 0,040 0,25 0.25
20 0,17-0,24 0,17-0,37 0,35-0,65 0,040 0.040 0,25 0.25
25 0.22-0,30 0,17-0,37 0.50—0.80 0,040 0.040 0,25 0,25
30 0.27-0.35 0.17-0,37 0.50—0,80 0,040 0,040 0,25 0.25
35 0.32—0.40 0.17—0,37 0,50—0.80 0,040 0.040 0.25 0,25
40 0,37-0,45 0,17-0,37 0.50—0,80 0.040 0.040 0.25 0.25
45 0.42-0,50 0.17—0,37 0.50—0,80 0,040 0.040 0.25 0,25
50 0,47—0,55 0.170.37 0.50—0,80 0,0-40 0,040 0,25 0.25
55 0.52 0,60 0,17-0,37 0,50—0,80 0,040 0,040 0,25 0,25
60 0.57-0.65 0,17-0,37 0,50-0,80 0,040 0,040 0,25 0,25
65 0,62-0,70 0,17-0,37 0,50-0,80 0,040 0,040 0,25 — 0,25
Продолжение табл. 1.8
— Содержание элементоз.
Марка Р 1 S 1 О 1 Ni
с Si Мп НС более
70 0,67—0,75 0,17-0,37 0,50-0.80 0,040 0,040 0,25 0,25
75 0,72-0.80 0.17—0,37 0.50-0.80 0,040 0,040 0,25 0,25
80 0,77-0,85 0.17—0,37 0,50—0,80 0,040 0,040 0,25 0,25
85 0.82—0.90 0.17—0,37 0,50—0.80 0,040 0,040 0,25 0,25
60Г“ 0,57-0,65 0,17-0,37 0,70—1.00 0,040 0,040 0,25 0,25
65Г 0.62-0,70 0,17-0,37 0,90-1.20 0,040 0,040 0,25 0,25
70Г J 0,67—0,75 0,17—0,37 0.90-1.20 0,040 0,040 0,25 0,25
*1 В стали допускается содержание мышьяка не более 0,08%, остаточное содержание меди
не должно превышать 0,25%.
»» Индекс Г в марке стали указывает на попышспное содержание марганца.
Влияние облучения на механические свойства углеродистой качественной стали * **
Условия облучения Предел прочности Предел текучести Удлинение
Марка. наиме- нование стали, условие обработки Реак- тор интегральный по- ток. 10“ Лей- трсн/смг темпе к Г, .им1 нэпе* изме- измене- Лите- ратура
£>1 Мм сум- марный поток Р>ТГ*рП. некие, некие. 0 кие. %
Сталь 20. нор- мализация 880’С РФТ 0,14 3,0 5.0 31 0.4 8.6 14.3 88 80 80 80 80 75 81 106 116 ИЗ 8 41 55 50 46 70 101 113 111 52 120 145 141 22 15 8 4,5 4.0 —32 —80 [21]
— 0.24 2,4 300 77 100 30 48 68 42 23 17 —26
Сталь 45, закал- ка 850—900 С. отпуск 300— ВВР -М“ — 0,24 1,2 2011 200 89 93 98 4.5 10 — — 13.5 13 14,5 —3.7 7,4 [Ю]
II р о д пл «к е <! и е i
Марка, наиме- нование стали, условие обработки Реак- тор Условия облучения Предел прочности 11редел текучести Удлинение Лите- ра г ра
интегральный по- ток, 10*’ ней- трон.'гм* 7емпе- кГ/мм* изме- нение. % кГ/ми* изме- нение . <• измене нне. %
Е>1 Мэв сум- марный поток ратура.
Сталь 45, отжиг ВВР — 50 26 23 ]10|
•М«1 — 0.24 2С0 50,3 0.6 28.4 9.3 20 —13
— 1.2 200 53 6 30,5 16 21 —8.7
Сталь 45 » — — — 50 27 — 27 [24]
—- 0.001 <200 43,5 —13 21 -22 27 0
— 0,1 <200 45 —10 25 -7.4 25.5 —5.6
— 1 — 47 6 25 -7.4 25 -7,4
— 10 — 46,5 —7 43 59 17.5
Сталь 45, отжиг ВВР- 55 —, 31 — 26 [’1]
860 С -АГ1 — 0,01 — 57 3.6 33 6.4 25 —3.8
— 0,1 — 58 5.5 33 6.4
— 1 —. 60 9,1 38 23 24 —7.7
— 10 — 60 9.1 37 19 23 —12
•> Доля нейтронов с энергией более I Л!?« около 10%.
** Контейнер с образцами был экранирован листовым кадмием; указан поток исйтроиоз без учета экранирования.
Влияние облучения на твердость углеродистой качественной стали
Марка, наименование тли. условие обработки Реактор Условия облучения Твердость по Виккерсу Литература
интегральный шток. 10* • «ГШГ1Д0Л/ гм1 темпера- тура. гС <г/лм<« изменение. %
Сталь 20 БР-5 19 150-200 130 200 54 [25]
•U _ Сталь 45 19 150- 200 160 240 50
Сталь 45. закалка 850 900°С, отпуск 300—350°С ВВР-М*1 0,24 1.2 200 200 307 287 289 —6.5 —5,9 [Ю]
Сталь 45, отжиг ВВР-М*1 0,001 0.1 1 10 <200 <200 165 150 162 160 210 «1 1 1 QD СО — (О | 00 — [24]
’ Продолжение табл. НО
Марка. наименование стала, условие обработки Реактор Условия облучения Тпердцстъ по Виккерсу Литера- тура
интегральный 1ШГОК. 10>» ней- трон! см* темпера- тура. °C кПмм* измене- ние. %
Сталь 45, отпуск СО СЛ ВВР-М*1 0,001 0,01 0,1 1 10 <200 <200 <200 235 228 230 234 240 266 -3 —2,1 2,1 13.2 [24]
То же, нормализация То же 0,001 0,01 0.1 1 <200 <200 <200 218 215 200 203 234 । JJ .-UM0O-1 О tc **
То же, закалка > > 0,001 0,01 0,1 1 10 200 <200 <200 <200 760 510 505 550 550 680 —33 —33 —22 —22 —10
Продолжение табл. 1.10
h
|p —
£ см
Виккс e ° L- = X L'Z 7,4 15 О го — ю' to ri 4,9 —9. —50 —33
g
г»
3 a© co ao 82 £ir. G ~< -r m in Ю X « g о о о о о •.о СТ, !? I г— »О СО -г »о
t £ •>M ж CM CM CM CM CM CM см СМ см О'»
fta к
з/
1 1 | | 1111 1 1 1 1 1
x $a 1 1 1 1 Illi 1 1 I 1 1 1 1 1
SP
I «:
1 • » x"? 2 1 о
g trpaj ПОТО •’ M ром/ 1 ° 1 - 0 — 0 1 ®. Is.-.
о — о м о — о 0 0 — 0
ь st — — —
s
c. s l«l же «с *
5 0» c- CQ To А Й
ca
a. м 3
g z ' 2
E« и и о 5 а
if Q 8 - d о и
О
it u
। аитагс SMJtUH ОТЖИ 0ТЖИ1 1 |и тжиг i
8? in *r z . и О
w trera. аж о
« 1 и
О го о S Q
w н г Н IQ
Доля чг .tvoiio’. с энергией Солсе 1 Мэв составляет примерно 10%.
якрдшцуьли ли т^муцмиям ^.Ц^иод Он ЧИНМГС
.арганец 0,25—0/15%; сера и фосфор — меньше
0,045%). После облучения интегральным пото-
ком нейтронов спектра деления 1,1 • 10го ней-
тронам2 при 30° С пластические деформации
кручения (напряжение 3,2 кГ/мм2) увеличились
в 2,9 раза и составили 0,52 • 10~*.
Сталь специальною назначения. К сталям
пениального назначения можно отнести (20] сле-
дующие:
1. Сталь для котлостроения и сосудов, рабо-
тающих под давлением, поставляемую по ГОСТ
5520—69 и ТУ в виде листов толщиной от 4 до
; марок 12К, 15К, 16К, 18К, 20К, 22К и
22КГ с повышенным содержанием марганца.
2. Сталь для мостостроения (выплавляется в
артеновских печах), выпускаемую в виде лис-
те, широкой полосы, фасонного и сортового про-
филя двух марок — М16С и Ст.Змост. (ГОСТ
6713-53).
Укажем назначение углеродистой стали спе-
циального назначения (20].
Сталь марок 12К, I5K, 16К, 18К, 20К,
-’21\, 22КГ применяют для изготовления обечаек,
фланцев, днищ, цельнокованых и сварных бара-
банов, паровых котлов, корпусов и горловин се-
1 риторов, полумуфт, корпусов аппаратов и дру-
гих деталей; широко используют в реакторостро-
' fl«H для изготовления корпусов реакторов высо-
1 °io давления и других элементов.
Сталь марок М16С и Ст.Змост. идет на
1 ,готовление соответственно сварных и клепа-
1 •< мостовых конструкций, конструкций гндро-
'бхнических сооружений; может использоваться
11 элементах конструкции защит реакторов.
Химический состав стали специального на-
р1 чения по ГОСТ и ТУ указан в табл. 1.11
J табл. 1.12 приведен химический состав зару-
I
Таблица 1.11
Химический состав углеродистой стали специального назначения
Марка стали Содержание элементов. % ГОСТ или ТУ
с Si Мп S Р
не б о лее
12К 15К 16К 18К 20К 0.Ой—0,16 0.12—0,20 0,12—0,20 0.14—0,22 0,16—0,21 0.17—0,37 0,15—0,30 0,17-0.37 0.17-0.37 0.15—0,30 0,40—0,70 0,35—0,65 0.45—0,75 0,55—0,85 0,35—0,65 0,040 0,040 ГОСТ 5520-69
22К 0,19-0,26 0,18-0.26 0.20—0,40 0.17-0,37 0,75—1,00 0.70—0,90 0,045 0,045 0,045 0,045 ТУ 1-28 ИЗ ТУ ГКТП-1-54
22КГ 0.20-0,27 0.36 1.20-1,50 0.045 0,040 ТУ 961-616-4Я, ТУ 977ТКЗ
М16С Ст.Змост. 0,12—0,20 0,14—0,22 0,12-0.25 0,15-0,30 0,40-0,70 0,40-0,65 0.045 0,050 0,040 0,045 ГОСТ 6713-53
™И Я: L ^Держание^хрома. никеля и меди в стали, изготовляемой по ГОСТ 5520—69. ие должно
не (клее™ «8«”‘ каждого ’Демента. Содержание мышьяка должно быть не более О,Св%, азота в готовом продукте—
T0-',a‘,IBofl 20 мм. изготовляемых из стали марок I5K н 2UK. содержание марганца дахг.с.
К«“1ьЯ ДО Ч,о.1 ф.
хм jb k М16С содержание хрома, никеля и меди нс должно превышать 0,3% каждого элемента.
У;а.-4. а.ои марки отливается от Ст.Зм;х-Г.-большой степенью раскисления нз-эд присадки алюминия якушм
Химический состав стали типа углеродистой специального назначения
ы
Маркл наименование стали н страна-изгото- витель Содержание элементов. % Литера- тура
С SI Мп S Р Ст Nt Мо Другие элементы
Еп-2 (Англия) 0,15 0,12 0,59 0,051 0,026 0.1 0.15 0,15 Ti-0,020; AI-0,06 [26]
0,10 0,04 0,66 0,043 0,012 0,02 0,12 <0,05 Си—0,14; Со-0,015; Ti—0,055 [27]. [281
А201 (США) 0,17 0,21 0,55 0,022 0,020 0,04 0,05 0.01 Си—0,06; Ti—0,04; V—0,04 [221
Ст. А (СССР) 0,20 0,17 0,79 0,011 0,026 0,20 0,20 — — [29|
Ст.В (СССР) 0,20 0,20 1.0 0,040 0,045 0,14 0,1 — — [29]
Марка. наименование стали и страна *нэ1о- товитель Содержание элементоз. % Литера- тура
С Si Мп S р Сг Ni Мо Другие элемента
22К (СССР) 0.24 0,27 0,8 — 0,2 0.2 — Си—0,14 130]
ЧСН 13030 (ЧССР) 0.le- о.24 0,27- 0.32 0.91- 1,34 0,02 0,02 0,03 - 0,13 0,01 - 0,21 0.04 Со—0,01; Al-0,06; Ti—0,03; Си 0,1 |31]
А212В (США) 0,26 0.26 0,22 0,24 0.80 0.76 0,036 0,031 0,012 0,011 0,12 0,20 0.28 0,22 0,034 0,02 Си—0,26 (32] |33|
«Лаутем» (Англия) 0,14 0.11 1.07 0,042 0,035 0,103 0.068 — Си—0,043; А1-0,025 |26|
Для корпусов реакто- ров Колдер-Холла < Англия) 0.13 0.12 1.06 — — 0.07 0,07 <0,05 Си <0,05; А1—0,024 [27] |28|
Продолжение таблицы 1.12
Марка. наименование стали Содержание элементов. % Литература
С Si Мп S р Ст ш Мо Другие элементы
Низкоуглеродистая вы- сокомарганцевая (Англия) 0.13 — 1.14 0,033 0,015 — — —* [34]
Модифицированная алюминием (Англия) 0,13 0.14 1,22 — — — — — AI-0,021 [27]
Раскисленная крем- нием (Англия) 0,12 0,10 1,26 — — — —- — Al—0,006 [27]
Продолжение таблицы 1.12
Сталь, легированная 0,015 0.38 1,52 0,01 0,018 0,03 — 0,01 А1—0,035
марганцем (Канада)
Рис. 1.7. Изменение механических свойств стали мар-
ки 2103/R3 при облучении (£>I Мзв) (32|:
< — твердость по Виккерсу; 3 — предел прочности; 3 —предел
нкучести; 4 — общее удлиненно; 3 — равномерное удлинение.
' ?жных и отечественных сталей, близких по сво-
f ЧУ составу и свойствам к стали специального
'^значения. В основном это ниэкоуглсродистые
' ‘ 'ли с повышенным содержанием марганца,
'алогичные по составу маркам 12К — 22К,
* Таблица 1.13
Влияние облучения на механические свойства стали типа углеродистой специального назначения
£ Марка, наимено- вание стали, условие об|мботю! ; Реактор интегральный поток. Ь'« нсйтрон/сч’, р £ 1Л»лг пи я облу- чения темпера- тура. ’С Пр< ПрС HOC 1 м вдел >ч- ти О'- Ф X ш S Пре к> X ч к дел тс- Mevrw ©' ф i 2 Отв <>б 1 § измене- ф -« мне. % ое удлп равно) % <енне мерное «X 1g = 5 Литература
А201 — 0.76 <93 52.7 57,8 - 33,4 9.7|53,8 61 31 17 — — 18). [22|
NRX*» 1.5 2.2 4,0 <93 <93 <93 58.2 65.2 68,9 10 24 31 54,5 62,2 66,3 63 86 99 15 13 9.5 -52 —58 —69 1 1 1 1
1.0 2.5 218—268 274 -371 59,2 58,1 12 10 42 37,7 26 13 16,3 21 —32 — —
А201А — 14 93 -204 47,0 87.2 85,5 28.4 87,7 208 49.4 10,3 —74 — — [8]
Продолжение таблицы 1.13
Марка, наимено- вание стали, условие обработки Реактор Услиакя облуче- НИЯ Предел проч- нисти Предел те- кучести Относительн.е удлинение Литература
Minei ра.чьны л поток. 10'» мйтрон/ся', £>1ми темпера- ТУР», с м изменение, % кГ/мм1 изменение. % общее равномерное
% млмене- % измене- ние. %
А201В Ст.А Ст.В — 4 315 51,1 53.4 4.5 30,2 32.7 8 41 29 —29 — .— [81
РФТ« 0,27 1 10 160—200 160—200 160—200 48 45 57 82 196 71 28 37 46 73 32 64 162 30 20 15 9 -33 -50 —70 14.5 12.5 8 3.5 -14 —76 [29]
То же 0,27 1 10 160—200 160—200 160—200 50 55 63 88 10 26 76 26 43 60 81 65 131 212 30 23 16 10 —23 —67 16 13 6,5 3 —19 —81
Мирка, наймет- мине стали, условие сбработкн Реактор Условия облучи* НИЯ Предел проч- ности Предел те- кучести Относительное удлинение я г (- О Е
•,т/ио<1шрвм 01 'жигн: Vnuairiirt-iaiMM темпера- тура. °C кГ/мм* изменение, % *2 в* 4> S Е 8 = общее равномерное
% измене- ние, % % измене- не. %
ЧСН 13030, нормализа- ция, отпуск РФТ 1 10 160-190 160-190 48 57 80 19 67 27 46 74 70 174 30 15 8 -50 —75 15 7.5 4 -50 —74 [31]
А212В, нор- мализация Ок-Рид- жский 1 10 1 <93 <93 299 53 56,8 68.3 59 7 29 11 35,2 46 65,9 40 31 87 14 22,0 18,0 5,0 12,0 -13 —77 — [8|. [23]
1.7 10 <93 <93 53 68,9 81,3 30 53 29 64,6 76,3 123 163 36,0 11.6 7,0 -68 -80 — —
Продолжение таблицы 1.13
Мариа наимено- вание стали, условие обработке Реактор Условия облуче- ния Предел проч- ности Предел те- кучести Относительное удлинение 8. Б
интегральный поток, 10*’ нгЦгпрон/см1. Е>Шгв темпера- тура. ®С д в а* 1 X X i X кГ/мм' * л S общее равномерное
% измене- ние. % % измене- ние. %
А212В, норма- лизация 2 2 2 2 6 6 79 293 360 404 371 416 52,7 69 71,7 63.3 59,1 73,8 57,0 31 36 20 12 10 8 28.1 65 53,4 42,9 39 57,7 41,5 132 90 53 40 105 48 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 25 6 9 12 14 6 13 —76 —64 =76 [23]
А212В * MTR 0,042 60 52.5 53,1 1 35,1 37,4 6,4 34,8 — — — [38]
Марка, наимено- вание стали, условие обработки Реактор Условия облу- чения Предел проч- ности Предел те- кучести Относительное удлинение Литература
интегральный ПОТОК. |0'« ней трин/см', Е>\Мы темпера- тура. *с кГ/мм' изменение, % кГ /мм‘ 4 Ж 1 общее равномерное
% измене- ние. % % измене- ние. %
Низкоуглеро- дистая высо- комарганце- вая сталь, нормализация 900Х MTR** 1 10 130-150 130-150 46,7 55.4 69 18,5 48 28,7 47,5 63.7 65 122 41,2 21,5 12.0 —25 1 1 1 — (341
2103/R3 — 0.26 1,2 0,48 1,2 160—195 195 160-240 265 52,7 59.7 61 60,5 61 13 16 15 16 30,9 42,9 52 47,7 45 39 68 54 46 32,1 26,1 22 22,2 21 —19 —31,5 -31 —35 18.4 15 11 13,9 16 —19 —40 —24 —13 (32J. 135)
SIS 142103, нормализация 0-1 0,24 160-190 53 60 24,5 31 43 39 32 26 —19 18 15 -17 )36]
Продолжение таблицы 1.13
Марка, наимено- вание стали, условие обработки Реактор Усломя облу- чения Предел проч- ности Предел те- кучести Относительное удлинение а. »- а 4i »- 3
интегральный поток. |1>” нейтрон/сн', £>\Мм темпера- тура. С •s изменение. % 1 к * S X 01 X и я общее равномерное
% % ‘ЭНН -9НЭИСИ % измене- ние, %
SIS 142103. нор- мализация G-1 0,29 0,58 160-195 160—240 53,1 64,7 67,5 22 28 38,7 53 59,2 37 53 31,9 25,2 22 —21 -31 17,8 13,4 13,6 -25 —24 (35)
Сталь, легиро- ванная мар- ганцем NRX*1 1.8 2.4 3.6 <100 <100 <100 48,9 68.4 64,7 67,2 40 32 38 35,4 68.2 6*1,5 67,2 92 82 90 30 12 15 13 -60 -50 -56.5 — (22)
** Интегральный поток нейтропоп с энергией больше 500 эе втрое выше потока быстрых нейтронов, а поток теп-
ловых нейтронов равен потоку быстрых.
*“ Поток нейтронов-с энергией больше I Л1.м составил 35% потока тепловых нейтронов.
•• Суммарный поток нейтронов примерно втрое больше потока быстрых нейтронов.
Влияние облучения на ударные свойства стали типа углеродистой специального назначения
Марка, наимено- вание стали, условие обрнСотхи Реактор Условия облу- чения Температура пе- рехода из пласти- ческою состояния в хрупкое Максимальная ра- бота. затраченная на разрушение образца Вид обрмцов Литература
интегральный поток. 10“ нейтрон/см', е>| мм темпера- тура, ®С “С и о I 5 3 I кГм измене- ние, %
Еп-2 средне- зернистая ВЕРО, Виндскей- льский** 0,0025 0,01 0,38 0,93 <100 <100 <100 <100 -30 -20 04-10 30 30 10 304-40 60 60 5,6 3,5 3,5 3,8 3.0 -37 -37 -32 —46 Цилиндри- ческие , 0 8 мм [26]
А201 NRX*» 1.2 2,2 4.0 <100 <100 <100 -60 25 40 65 85 100 125 1,04 0,94 0.88 0,66 —10 -15 -37 Цилиндри- ческие, 0 4 ,76 мм. консольные (22|
Продолжение таблицы 1.14
Марка, канмено- ваиие стали, условие обработки Условия облу- чения Температура пере- хода из пласти- ческого состояния в хрупкое Максимальная ра- бота. затраченная на разрушение образца
Реактор интегральный поток, 10“ н»йтрон/смг, Е> 1 Мм темпера- тура. °C "С и i с = I X кГм измене- ние. % Вид образцов Литература
А 201 — 0.3 0,3 93 302 — 234-37 404-50 Разные об- разцы 18]
Ст. В РФТ-» 0,27 1.0 10 160—200 160—200 160-200 —30 10 40 90 40 70 120 3,5“ 3,5 3.5 24-2,5 0 0 (304-45) Цилиндри- ческие , 0 5 мм 129]
ЧСН 13030 РФТ 0.95 205 -20 20 40 6,2“ 5,6 —10 Цилиндри- ческие, 0 5 мм 131
Марк», наимено- вание стали, условие обработки Условия обруче- ния Температура пере- хода из пласти- ческого состояния в хрупкое Максимальная ра- боте. затраченная на разрушение образца
Реактор Hiiiei рММ1 1 поток. 1и»« нейтрок/см*. /•> 1 Matt темпера- тура. С °C и ш* X X V X V Л X кГм измене- ние, % Вид образцов 1
й А212В — 1.0 10 <93 <93 —7 —1 52 6 59 9,2 9,2 5.8 0 -38 Квадратно- го сече- ния 5,08Х X 5,08 жж консольные 181
— 0,5 4,0 <93 <93 —7 8 124 15 131 8.6 8,2 4,9 -7 -43
— 2,0 17 79 79 —7 ПО 138 117 145 8,4 5,4 3,7 -36 -56 То же [81
Продолжение таблицы 1.14
Марка, наимено- вание стали, условие обработки Реактор Условия облу- чения Температура пере- хода из пласти- ческого состояния в хрупкое Максимальная ра- бота. затраченная на разрушение образца Вид образцов Литература
интегральны Л поток, 10м шйпц>он/смг, Е>1Мм темпера • тура. °C ”С измене- ние. °C кГж измене- ние, %
2 А212В — 1.4 3,8 11 250 290 <230 —15 115 90 190 230 105 205 11,2 5,9 ll 1 1 Стандарт- ные Шарли [39]
— 0.3 0.3 93 302 — 30-50 40-50 __ — Разные об- разцы [8]
Марка, наимено- вание стали, тсловие обработки Реактор Условия облуче- ния Температура пере- хода из пласти- ческого состояния в хрупкое Максимальная ра- бота, затраченная на разрушение образца Вид образцов Л1гтгрлтур!1
интегральный поток. 1и‘» нсйтрок/см1, Е> 1 Мм темпера - тура, °C -с о 5 X 1» X — ЗЕ 1 кГ м измене- ние, %
А212В, аустени- зация 900°С— 2 ч, охлажде- ние водой, 635°С—4 ч, охлаждение в печи MTR, LITR 0,66 0,66 0,66 0.66 1.4 127 204 232 286 254 -1 98 81 92 37 109 99 82 93 38 110 1 1 1 1 1 1 — Стандартные Шарпп [331
А212В, го- рячеката- ная Ок-Рид- жский 0,1 0,5 0,5 79 79 302 —65 —40 30 61 25 — — Стандартные Шарли [81
Продолжение таблицы 1.14
□1 Марка, наимено- вание стели условие обработки Условия облуче- ния Температура пере- хода из пласти- ческого состояния в хрупкое Максимальная ра- бота, затраченная на разрушение образца
Реактор интегральный поток. 10» нейтрон/см*. £>! Мм темпере- туре. 'С 'С V V X о 1 S кГм измене- ние, % Вид образцов 2. 1 н е;
А212В, норма- лизация — 0.7 1.2 5,6 10 79 79 132 166 -54 27 93 154 154 81 147 208 208 4,4 3,5 2,9 2,0 2,0 —21 -34 -45 Стандартные Шарли [81
А212В, норма- лизация Ок-Рид- ЖСК ИЙ V 0.1 0,5 0.5 79 79 302 -54 —29 13 35 25 67 89 — — Стандартные Шарли [81
Марка, илнмено- ваиие стали, условие обработки Условия облу- чения Температура пе- рехода из пласти- ческого состояния в хрупкое Максимальная ра- бота. затраченная на разрушение образца
Реактор интегральный поток. |0‘» нейтрон/см’. Е>1 Мзв темпера- тура. °C -с 1 изменение, -и кГм изменение. % Вид образца Литература
А212В, горяче- катаная — 0,7 79 -65 38 103 4,0 2.9 —29 Стандартные Шарли [8]
1.2 79 74 139 2.5 -34
5.6 132 168 23. 1.8 -54
10 166 168 2з; 1 1.8 -54
«Лаутем», нор- мализация 920°С ВЕРО, Вин- дскейль- ский*1 0,26 0,26 50 60 130—140 -75 -46 —27 29 48 — — То же [26]
Продолжение таблицы 1.14
Условия облу- чения Температура пере- хода из пласти- ческого состояния в хрупкое Максимальная ра- бота. затраченная на разрушение образца
Марка, наимено- вание стали, условие обработки Реактор интегральный поток, ТО1" нейтрон/см’. Z;-l Мэв темпера- тура, ®С «с О о 1 с к и > 3 кГм изменение. % Вид образцов 1 1 !
2103/R3, нор- мализация G-1 0,27 0,48 160—195 160—240 -87 — 3 46 84 23 18 15 । । 1 Стандартные Шарли [35]
0,26 0,57 160—195 160-240 —116 —71 45 70 0,74 0,68 0,60 —19 Квадратного сечения 3,3 X Х3,3
SIS 142103, нормализа- ция -л— G-1 0,24м 160—190 —НО*® -50 60 9*® 8 —11 Квадратного сечения З.ЗхЗ.Злл [36]
Марка, наиме- нование стали, условие обработки Реактор Условия облу- чения Температура пе- рехода из пласти- ческого состояния в хрупкое Максимальная ра- бота, затраченная на разрушение образца Вид образцов Литература
« и-!" темпера- тура, “С 'С у о 3 = i пз кГм *7 X i л X
g SIS 142103, нормализация G-1 0,24** 160—190 —70*5 —10 60 30*» 23 -23 Стандартные Шарли [36)
0.29 160-195 — 138 -70 68 28 19 Стандартные Шарни (35)
0,26 0,57 160-195 160-240 -150 -93 —72 57 78 0,77 0,74 0,68 — 12 Квадратно- го сечения 3,3x3,3 мм
Продолжение таблицы 1
Марка, наимено- вание стили, условие обработки Реактор Условия облу- чения Температура пере хода из пласти- ческого состояния в хрупкое Максимальная ра- бота, затраченная на разрушение образца Вид образцов & & ? к 4
интегральный поток. ЦП ней трон/см1, £>1 темпера- тура. С °C Р V X = V i г X кГи X - X S g X
Сталь, легиро- ванная мар- ганцем NRX” 1.8 2.4 3.6 <100 <100 <100 -146 — 63 — 52 — 33 83 94 ИЗ — — Цилиндри- ческие, 04,76 мм, консольные [22)
• » Поток нейтронов с энергией больше I Л1« составляет 10% потока надтепловых нейтронов и 10% потока теп-
ловых нейтронов.
• * Поток нейтронов с энергией больше 530 »с втрое выше потока бистрах нейтронов, а поток тепловых ней-
тронов равен потоку быстрых.
м Поток нейтронов с энергией больше I ,Мэ« составил 36% потока, тепловых нейтронов.
• * Поток нейтронов с энергией больше 0.5 Мм равен 0.37 ПО11 квйтрт/см1, а с энергией больше 2 Мза равен
О.ЫО" нейтрон/см1.
• • За температуру перехода принята температура, при которой величина ударной вязкости составляет 0.4 мак-
симального значения.
• ’ Приведена ударная вязкость кГл/см1.
Изменение твердости стали типа углеродистой
специального назначения при облучении в реак-
торе G-1 в интегральном потоке 6,7-10” ней-
трон!см\Е> ЬМэв) при температуре 160—240-С
|35]
Марка стали SIS 142133 21И/ЙЗ
Изменение твер- дости по Вик- керсу. % . . 69 49
Доза* 10й нейтрон/см*
Рис. 1.8. Изменение температуры перехода из пластиче-
ского состояния в хрупкое при различной температуре
облучения [43]:
Т — (300 + 335)“ С; 2 — 300“ С; 3 — 265“ С; 4 —230^0; 5 —
(125+ 160)“ С.
22КГ. Некоторые из них приближаются к низко-
легированным сталям типа 14Г, 19Г, 14Г2, 09Г2.
Данные о влиянии облучения на механиче-
ские и ударные свойства сталей приведены
в табл. 1.13—1.15 и на рис. 1.7—1.9. В табл. 1.14
н ниже, там, где специально не оговорено, за
температуру перехода из пластического состоя-
ния в хрупкое принята температура, при которой:
а) значение ударной вязкости составляет 0,4
максимального значения (СССР); б) происходит
разрушение стандартного образца Шарли при
Рис. 1.9. Изменение температуры перехода из пла-
стического состояния в хрупкое стали марки NO 345
(микрообразцы) при различной температуре облуче-
ния (£> 1 Мэв) [32]:
I-300* С; 2-265'С; 3 — 230" С; «—196’С.
работе 4,15 кГм (США); для углеродистых и
низколегированных сталей это составляет 0,35—
0,5 максимального значения; в) происходит раз-
рушение микрообразца при работе 0,17 кГм (Ан-
глия, США, Швеция); для углеродистых и низ-
колегированных сталей это составляет 0,25—
0,4 максимального значения.
В табл. 1.16, 1.17 приведены формулы, харак-
теризующие зависимость предела текучести и
Увеличение предела текучести стали типа углеродистой
специального назначения при облучении
Марка, наимено- вание стали о Рейхтор Условия облучевня Увеличение пределл текучести. кГ/нм* Значения А. В в эавн с и мост и от температу- ры облучения. испытания Литература
ижтгтральимй по ток. ней трои/см* Q & V 9 S
Еп-2*1 PLUTO, внутри полого твэла <1,6.10" (нейтро- ны спект- ра деле- ния) 100—350 Дя=0,7-Л- (Ф/)7‘ х ХЮ"’, где Ф/— интегральный по- ток нейтронов спектра деления, измеряемый по реакции "NI (л, р)" Со; Л зависит от темпе- ратуры облучения Л=1б,4 (100сС); 15,5*» (150пС); 10,0 (250“С); 2.5 (350°С) 127]. (28]
То же, моди- фицирован- ная алюми- нием*1 То же 100—350 100-350 Л = 13,8 (100°С) 12,7 (150’С); ; 7.0 (250°С); 3.5 (350DC)
То же, раскис- ленная крем- нием*1 » > > » 100—350 Л - 10,4(100°С)
22К РФТ Ю"—101в (Е> > 1 Alw) 100 -350 Да = ЛХ х[(Ф/)7’ ~ -<<Wo)7,]X Х10-", где ФГ. =4-10»" нейтрон/см1; Ф1 — интеграль- ный поток ней- тронов. А зави- сит от темпера- туры облучения Л = 13,2 (100—220°С); 7,3 (285°С); 4.5 (350=С) 130)
05 ЧСН 13030 То же То же 130—220 д3=а(Фо‘ '* X Х10"«, где В зависит от темпера- туры испытания В = 12(20°С), 16 (200°С) [311
22К. ЧСН 13030 > > > » 130-220 Да=8-5- -5-16 (ФО7* X ХЮ'» —
*1 Отжиг 950° С—1 ч, медленное охлаждение до 650°С, выдержка 16 ч, медленное охлаждение.
•® При облучении внутри полого твэла и в свободном топливном канале реактора ВЕГО Л
равно соответственно 13,4 и 18,6, а при облучении в активной зоне реактора LIDO Л =12,5
(доза и температура такие же, как в реакторе PLUTO).
Увеличение температуры переходе из пластического состояния
в хрупкое при облучении стали типа углеродистой специального назначения
Условия облучения
Марка, наименование стали Реактор интегральный поток. нейтрон /см* температу- ра. °C Увеличение температуры перехода. 'С Литера тура
Сталь для корпу- сов реакторов в Колдер-Хелле £ Колдер-Халл (свободная ячейка твэла) 3.10*’ (быстрые ней- троны) 150 Д Тк = 27 (Ф07‘ X X Ю”*, где Ф/ — ин- тегральный поток нейтронов спектра деления, измеряемый по реакции “N1 (пр)5»Со [27J. [281
22К, нормализа- ция, отпуск Сталь М, нормали- зация, отпуск РФТ 10»—Ю20 (£ >1Мэв) 100—350 ДТК = В [(ФО7’ — —(Ф/в)7‘ 1X10-0, Где Ф< — интегральный по- ток, нейтрон/см* (£> > 1 Мэе); Ф/о не более 8 10» нейтронам.* В зависит от темпера- туры облучения. Для 22К: В =37 (100— —2ОУе); 4О (185°С); [301
3—358 9.6 (350°С) Для стали М:В =50 (100-200°С); 38,7 (250°С)
ЧСН 13030 £ РФТ 10»-10” (£ > 1 .Мэе) 130—220 ДТК х ЗЗЧ-40Х X (Ф0 Z‘ -10~®, где Ф/ — интегральный поток нейтронов (£> > 1 Мзв) [ЗЦ
Малоуглеродис- тые и низколе- тированные —- — — ДГЖ =23 4-57 (Ф0 7‘ X Х10“*, где Фг—ин- тегральный поток нейтронов (£ > 1 .Мэе) [81
Малоуглеродистые н низколегиро- ванные — До 10”* (мяг- кий спектр) Д7\ = 17,5 (ФО7’ X X10"*, где Ф/ — ин- тегральный поток нейтронов (примерное равенство между по- токами тепловых и надтепловых нейтро- нов) [26]
Влияние облучения на усталость стали типа углеродистой специального назначения
ed.(aeda.u<if [34] 138]
Деформация образца (%) при числе циклон знакопеременной нагрузки до разрушения О ю 1 ’д' о 0,55 0,55
о 0,75 0,95 1,1 0,75 0,7-г0,65
«01-9 1,13 1.25 1,50 1 1
«ОТ-S Оз Ь-|Д СОСО со 1 1
Условия облучения Эо ‘gtlXxidauKM 130-150 130-150 18
он »«W I < 3 9>м «.01 *>i цпнчгк1,|а1ни 1 “2 0,04— 0,05
L MTR 1
3 миезэ зикепонакнвн 'вжк;у Низкоуглеродистая высо- комарганцевая А212В
температуры охрупчивания от лозы и температу-
ры облучения.
Изменение усталостного свойства стали ха-
рактеризуется данными табл. 1.18.
Е.1. НИЗКО. И СРЕДНЕЛЕГИРО1ЛННЫЕ СТАЛИ
Эти стали по сравнению с углеродистой об-
ладают повышенной прочностью, пониженной
склонностью к старению, повышенной хладно-
ломкостью, хорошей свариваемостью, повышен-
ной износостойкостью и коррозионной стойкос-
тью. Применяются в горячекатаном состоянии
или после термической обработки для изготов-
ления деталей, трубопроводов, аппаратов, рабо-
тающих при температурах до 450° С в различных
отраслях машиностроения и в строительстве.
Специальные теплоустойчивые и жаропрочные
стали используются для изготовления труб паро-
перегревателей, паропроводов и коллекторов,
энергетических установок, работающих при тем-
пературах до 620°С. ГОСТы и ТУ на эти стали,
их состав, свойства и назначение приведены в
справочниках [20, 40, 41, 42].
В настоящем разделе наиболее широко
представлены данные по влиянию облучения на
низкоуглеродистые теплоустойчивые и жаро-
прочные стали (молибденовые, никелевые, мар-
ганцевые, хромистые, никельмолибденомарганце-
вые, никельмолибденовые, хроммолибденомарган-
цевые). Эти стали применяют для изготовления
корпусов высокого давления реакторов. Химиче-
ский состав зарубежных марок стали приведен
в табл. 1.19.
Данные по изменению свойств легированной
стали при облучении приведены в табл. 1.20—
1.24 и на рис. 1.10—1.16.
Доза, 10й нейтрон/смг
Температура 135 ’С (а), 265 ’С (б)
Рис. 1.10. Изменение механических свойств
стали марки Fortiweld при облучении
(£•>! Мэв) [32):
I — твердость по Виккерсу: 2 — предел прочности;
1 — предел текучести; 4 — общее удлинение; 4 —
равномерное удлинение.
Рис. 1.11. Изменение температуры перехода нз пластическо-
го состояния в хрупкое стали марки Fortiweld при различ-
ной температуре облучения [43]:
/ — 335’С; г- ЗООСС; 3 — 230" С ; 4 — 196* С; 5 — 125 + 160* С.
Доза, 1019 нейтрон/смг
Рис. 1.12. Изменение температуры перехода из пласти-
ческого состояния в хрупкое сталей марок A350-LF1,
A35O-LF3. А302В при облучении (£> I Л1зв) [39]:
/ -230’ С; 2-230’С; 3 — 290" С; 4 - (370 + 400 Г С.
Таблица 1.19
Химический состав зарубежной низко- и среднелегированной стали
Марка, наименование стали, страна-изго- товитель Содержание элементов, % 1а
С Si Мп S Р Сг N1 Мо Си прочие
NO 345 (Шве- ция) 0,16 0,28 1,52 0,008 0,010 0.17 0,16 0.27 0,08 — 135]
Легированная молибденом (Канада) 0,013 0,26 0,41 0,010 0,012 — — 0,55 — А1-0,038 [22|
Fortiweld (Шве- ция) 0,12 0,38 0.68 0,011 0,023 0,07 0,0-1 0,45 0,12 В—0,003 [43)
0,13 0,34 0,77 0,007 0,012 0,06 0,05 0,56 0.12 В-0,005 [321
Легированная хромом (Ка- нада) 0,024 0,24 0,40 0,01 0,01 1,08 0,05 0,01 — А1—0,034 [22]
Марка, наименование стали, страна-изго- товитель Содержание рленентоа. % Литера - тура
С SI Мп S Р Ст NI Мо Си прочие
АЗО1 (США) 0.1 — — — — 1 — 0.5 — — (23]
Дукол W30 (Англия) 0,155 0,18 1,24 0,038 0,015 0,49 0,09 0,28 1.15 V—0,07 126]
Низколегиро- ванная (Англия) 0,18 — 1.54 0,045 0,026 0,67 — 0.33 — V—0,08 [34]
Fortiweld HS (Швеция) 0,13 0,18 1,58 0,011 0,008 1,83 0,06 0,17 0.09 В-0,004 [35]
A350-LF1, мо- дифицирован- ная никелем (США) 0,13 0,27 0.78 0,03 0,025 0.05 1,65 0,04 0,067 V—0,04 [44]
0,18 0,25 0.76 0,036 0,023 0,16 1,64 0,06 0,08 V—0,04; А1 —0,06 [45]
0,15 0,25 0,79 0,033 0,027 0,05 1,71 0,04 0,088 V—0,04 [33]
A350-LF3 (США) 0,14 0,25 0,52 — — 1 0,04 | 3.28 0,05 — V—0,04 [46]
0,14 0,25 0.52 0,032 0,031 0,04 3.28 0.05 — —* [33]
А533В (США) А В 0,22 0,22 0,16 0,21 1,19 1,28 0,018 0,014 0.008 0,003 0,14 0,09 0,52 0,55 0,48 0,48 0,12 0,09 — [47]
А302В (США) W 0,10 0.41 1.37 0,017 0,010 0,09 0,72 0,49 — — [8]
0,23 0,22 1.35 — — 0,12 0,22 0,52 — — [46]
0,20 0,21 1.27 0,028 0,020 — 0,50 0,48 — — [48]
0,20— 0,25 0.19— 0,21 1.37 о.ои— 0,017 o.oos- 0.009 0,10 0,27 0,48— 0,62 0,15 V <0,01; AI-0.02 [45]
3,20— < 0,24 3,19— 0,25 ,26- 1,35 0,006— U.023 0.006— о,он 3,05— 0,11 0.16— 0,18 3,51— 0,55 3.ll- о.20 V < 0,02; А1-0,Ol- О.04 [49]
Марка. нанменоэанне стали, страна-нэго- тинигель Содержание алементоэ. % Литера- тура
С SI Мп S Р Сг N1 Мо Си iipo'nie
АЗО2В (США) 0.20 0.25 1.31 0,023 0,012 0,17 0,20 0,47 — — (33)
0,23— 0,27 0,19— 0,28 1.24— 1,40 0.(03- 0,023“ о.соз— 0.031“ — — 0,50 0,54 0.С02- 0.0?2 Al—0,0i6— 0.038’; V—0,005— 0.084; N—0,005— 0,017; 0—0.0032— 0,0059 1501
WB23X1 (ФРГ) 0,19 0,37 1,32 0,016 0,020 0,03 — 0,47 — AI-0.038; V—0,01; Co—0,016 [511
WB 35x7 (ФРГ) 0,18 0,38 1,40 0,020 0,014 0,08 — 0,43 — Al—0,037; V—0.028; Co—0,016
WB 35x9 (ФРГ) 0.23 0,51 1,50 0,016 0,016 0,08 — 0,44 — AI-0.037; V-0,028 Со—0,016
22 NiMoCr37 (ФРГ) 0.20 — 0,65 — — 0,35 0,7 0,6 — — [521
A336 (США) 0,19 0,26 0,65 0,014 0,011 0,40 0,79 0,64 0,12 — (33|
CuNiMoMn (с разным со- держанием Си, Cr) (ФРГ) 0,16 0.16 1,0 1.0 — — 0,34 0,73 1.1 1.1 0,3 0.3 0.65 0.15 — (52)
T-l (США) 0,16 0,13 0,26 0,24 0,93 0.85 0,023 0.013 0,014 0,013 0,50 0,67 0,87 0.64 0.45 0,40 0,33 V—0,06 V—0,06 [81 (33)
Никель-марган- цемя (Фран- ция) 0,10 0,21 — 0,25 1.10— 1,26 0,03 0.015— 0.016 0,25— 0,30 1,56- 1,68 0,21 — 0,26 0.14 V—0,12— 0,18; А1—0,02— 0,03; Со—0,01 [53]
HY-65 (США) 0,12 0,21 0,48 0,032 0,013 2,16 0,39 0,70 V—0,11 [22)
* См. табл. 1.21.
Влияние облучения на механические свойства низко-и среднелегнрованной стали
Относительное удлинение
Марка. найме кокаине стали. условие обработки Условия облучения Предел прочности Предел текучести общее равномер- ное
Реактор интегральный поток, 10‘» ней- тртЫ, Е >1 Мм О 2L 1 кГ/мм* S X < X «1 S кГ/««’ г 1 ш 1 91 S % изменение. % % изменение. % £ 2. J_
NO 345, за- калка , от- пуск G-1 0,28 0,56 160—195 160—240 60,1 68,4 68.5 14 14 43,8 55,1 57,2 26 31 21.8 17,7 17.5 -19 -20 11.5 10 10.6 — —13 135]
Сталь, ле- гированная молибденом NRX*1 1.7 3,7 <100 <100 49,7 55,4 61,2 11 23 37,3 52.5 59,5 41 60 26 11,5 12 -56 —61 — — [22]
Fort! weld , нормализа- ция, отпуск G-1 0,26 0,57 160—195 160—240 62,2 67,1 69 8 11 51,5 55,6 58,8 9 14 20,5 18,6 17,4 — 9 —15 9.9 8,7 9,7 —12 — 2 [35]
Сталь. леги- NRX’i 44,6 30,2 26 [22]
рованная хромом 0.8 1.7 <100 <103 56,7 58,1 27 30 56,3 57,7 87 91 14,5 18 =з! —
2,4 <100 57,6 29 56,0 86 16 7 — —
3,7 <100 62,0 39 59,7 98 15 — —
А301 Ок-Ридж- — 48 31 — — 21 [23]
ский 0,5 65 50 4 40 29 — — 23 10
0.5 301 51,5 7 36,5 18 — — 23 10
1.5 393 55 15 37 19 — — 18 —14
4,5 393 60.5 26 44 42 — — 12 —43
4.5 371 72,5 51 64 106 — — — —
12Х2МФА, РФТ** 86 74 12,9 —- — — [29],
закалка с 4 130-180 102 19 99 34 5,6 —57 — — [54]
870°С, вы- 4,3 170-195 92 7,0 82 Н 7,2 —44 — —
сокий от- 4,3 235-265 97 13 88 19 п.о — 15 — —
пуск с 670°С 7,2 250- 285 88 2,3 79 6,7 12,7 —5 — —
0.6 290—305 89 3,5 81 9,5 12,7 —1.5 — —
2,8 370—420 81 -5,8 70 -5.4 15,9 23
ОС- Марка, наименование стали условие обработки Относительное удлинение
Условия облучения I«редел прочности Предел текучести общее равномер- ное
Реактор интегральный поток. 10” ней- трои/см*. Е > 1 Мм температура. ”С к Г/мм9 >5 - о « Z кГ/мм* I S S S % изменение, % % 6- 1 3 Литература
25Х2МФА, закалка с 870°С, вы- сокий от- пуск с 670°С < РФТ*1 0,028 0,15 3,5 4.3 4,3 0.6 2.8 2,8 80—100 80—100 130—180 170—195 235—265 290—305 380 465 100 103 108 101 107— 111 98— 107 91 111 90 3 8 1 7-11 —9 11 — 10 92 93 99 95 96 88—96 82 97 80 1 7 3 4 -И 5,4 —13 10 10,3 8.0 7,3 7,7— 8,5 8-11 14,1 9-11 14,6 3 -20 —27 —30 41 0 46 1 1 1 1 1 1 III 1 1 1 1 1 1 III [29]. (541
2Х2МС, от- жиг 1100°С, ступенчатое охлаждение БР-5 8*3 36** 210** 200-240 320— 360 450-500 95 96 94,5 76 1 0 20 71 86 67 21 —6 16,5 18 5.2 1,0 X со 1 — [55]
То же. за- калка с 1050°С в масло, от- пуск 650aC 3 ч То же 8*» 36** 210*« 200—240 320-360 450-500 121 126,5 135 120 4.5 12 0 102 114.5 124 103 12 22 1 11 8.5 3.5 6.5 -23 —68 —41 — —
Fortiweld HS*4. А нормализа- ция, от- пуск В G-1 0,57 160—240 82,7 83,6 1 71 68.8 —3 12,9 15,0 16 5.7 8.0 40 |35|
0,57 160—240 65.8 70,9 8 49,2 52,1 9 19.3 16.1 —17 8,6 9,9 15
С 0,48— 0,56 160—240 72 78,8 9 61,8 71,6 16 15.8 13,1 —17 6,3 6,9 9
Относительное удлинение
Условия облучения Предел прочности Предел текучести общее равномер- ное
Марка, наименование стали, условие об работки Реактор интегральный поток. 10" ней- трон/см*. Е > 1 Мзв температура. С нГ/нм* 3 1 » кГ/нм' м V к 1 S % * S Я я X £ % * V X - 1 2. о 4
А302В. аус- тенизация 970’С, струй- BR-3** 4.6 8.5 275 275 315 66” 70.8” 100.6” 7 53 48*’ 17” 10,1” 10,6” 40 38 — [48]
ная закалка
до 315°С, от-
пуск 600 — 620°С
АЗО2В MTR 0,042 60 67 68.8 2.7 54 57,7 7 25,9 — [38]
BRPR*’ 0,55 1.9 9.0 307 307 307 307 47,5 52-55 52,5 56 10-16 и 18 — — [56]
WB 23x1 BR-1 0,03 90 55 56 2 39 42,5 9 — — [51]
0.03 90 57 4 45,5 7 —-
WB 35x7 То же 0,03 0.08 90 90 69 73 73 5 5 54 58 60 7,5 15 — — [511
WB 35x9 » 0,03 0.08 90 90 81 81 84 0 4 67 65 66 3 1.5 — — [51]
22 N1MO&37 VAK 350 350 56—64 66-68 68-73 10 20 45—50 50-53 54—57 10 20 10-14 10—14 ) — [52]
Т-1 Ок- Ридж- ский 1.7 79 91 120 32 84 119 42 8 0.5 94 [23]
10 79 132 4: 131 56 — 0.3 96
25ХЗНМ. закалка, от- РФТ” 0,14 80 83 85 < 67 75 12 20 12,7 — [21]
пуск с 6бО°С 1.0 2,3 4.9 11 80 80 80 80 115 119 ИЗ 112 3S 44 3€ ЗЕ ПО 116 102 103 64 73 52 54 7,0 3,5 2,0 1.7 .1 к U >5 )0 Л
8 Марка, наименование стали и условие обработки J бсловкя облучения Предел прочности Предел текучести Относительное общее /ДЛИН раино нем сине мер-
Реактор интегральный поток. 10'* «6- трон/си*. £ > 1 Мм температура, °C <Г/м.м' * К V I S лГ/мм* S я i 3 0/ изменение, % % i <и X ! I Литерат>фа
Никель- марганце- вая сталь, феррито- перлитная структура — 2,16 60-90 61,0 69,7 14 38.5 62,3 62 34,0 12,7 —63 15.2 5.5 -64 (531
То же, бей- нитная 2.16 60—90 68,8 77,9 13 54,1 1 69,9 291 22,9 I 18,3 1 -20 J ,0 3,4 —55
стр\ктурд HY-65, нор- мализация 954°С. от- пуск G<53*O NRX*1 3,4 <100 78,9 100,3 27 66,6 100,3 51 12,4 9 -55 —— — (221
2 То же. аус- тенизация 954°С, за- калка изо- термическая 4СХГС, от- пуск 663°С 3,4 <100 97,5 117,1 20 90,7 116,3 28 17 7 -55 — — 1(22]
То же, аус- тенизация 954°С, за- калка , от- пуск 663°С То же зл <100 105,9 139,9 32 102,9 139,9 36 16 8 -50 — —
;• "елтроно"раае"потоку быстрых-
•• \РепНЯг эне1”ия нейтронов 0.38 .М?«,
;&^’®saSSST'“~ '
т^ХТНно в^"*- предм ^учести 59 кГ/мм’. удлинение
после облучен^^,^^! Ж’ХВДг Ж* УМлЖь
т^РДость контрольных сбрлацов 1-10 кГ/Ли*. Р ' <£ > 1 ‘Ило при температуре 31в°С — на 90. 150. 160 кГ/мл*;
рался в течение лсп^^^^ы ^уча\^ь ,,стэтанн* образной ЗОГ’С. Поток 0 56 10" набн-
опутстаенно меньше одногД“н^Т^ГвПотони Г910“ " ^л.к'Г«:
Влияние облучения на ударные свойства ннэко-и среднелегированной стали
Марка, наименование стали, условие обработки £ Реактор Условия облуче- ния Температура перехода из пластического состояния в хрупкое. °C Максималь- ная работа, затраченная на разру- шение образца Вид образцов Литература |
интегральным поток. 10“ неИтрон/см1. Е 1 Мзв темпера- тура. С «с У к X W X 1 кГм изменение. %
NO 345 закалка, от- пуск G-1 0,56 160-240 —70 28 17 13 -23 Стандартные Шарли [35]
Сталь, легированная молибденом NRX*1 1,7 3,7 <100 <100 -87 —(204-38) —(Ю-т-50) 49-67 37-77 1 1 1 — Цилиндри- ческие, 04.76 лея. консольные [22]
03 сп Fortiweld, нормализа- ция, отпуск G-1 0,58 160-240 19 91 72 18 14 -22 Стандартные Шарли [35]
0,57 160-240 —24 32 56 0,64 0,48 -25 Квадратного сечения 3,3x3,3 мм [35]
Сталь, легированная хромом NRX*‘ ол 1.7 2.4 3.7 <100 <100 <100 <100 —108 -(154-55) —40 45 68 68 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Цилиндри- ческие, 04,76 мм, консольные [22|
Дукол W3O ВЕРО, Винд- скейль- ский** 0.4 0.76 0.4 0,76 оо c*j сл сл оооо , 111(1 gsgg 3 38 76 69 77 35 73 66 74 1 1 1 1 1 — Стандартные Шарли [26]
Марк:), наименование стали, условие обр(ботик др Реактор Услония облу- чения Температура переходи из пластического СОСТОЯНИЯ в хрупкое, ®С Максималь- ная работа, затраченная на разруше- ние образца Вид образцов К1Л1Ж1в1И[/ I
интегральный поток. 10м нейтрон/см’, £>| JWM темпера» тура, °C "С se 8 X и X S £ кГм JS 4> X X V I
Ж Fortiweld HS*3, А нормализация, от- пуск В G-1 0.57 160-240 5 76 71 15 10 зз Стандартные Шарпн (35]
а-1 0,57 160 -240 -75 6 81 15 12 -20 То же
12Х2МФА, закалка с 870°С, высокий отпуск с 670сС РФТ*« 4 4.3 130-180 170—195 1 1 1 — 7 3.9 4.9 —44 -30 Цилиндри- ческие, 0 5 мм [54]
4,3 2,8 235—265 370—420 — — 6.5 7 —7,1 0
25Х2МФА, закалка с 870°С, высокий отпуск с 670сС 00 рфт*» 0,028 0,15 3,5 4.3 4,3 0.6 2.8 2,8 80-100 80-100 130-180 170-195 235-265 290—305 380 465 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 3,6 3.8 2,8 3,0 1.7 1.8 3,1 2,3 3,6 5,5 -22 -17 -53 —50 -14 -36 0 То же [5Ц
A350-LF1 L1TR 3.0 220 27 160 133 18 8.6 -56 Стандартные Шарпн [45]
UCRR 2.0 2,7 220 180 -60 115 165 175 225 18 12,4 10.4 1 Ui То же [44]
То же 0,4 1.0 2,0 3.0 220 220 220 220 — 50 115 160 210 — — » [67]
Марка, наименование стали, условие обработки Реактор Условия об.Т.’ЧС- ния Температура пе- рехода на пласти- ческого состояния в хрупкое. °C Максималь- ная работа, м траченная на разру- шение образца Вид образцов | Литература
«К 1<Я „0| 'МОХОН И^НТМИПЧ— темпера- тур*. с •С изменение. °C ‘г изменение, %
s A350-1.F3, ковка при 930—1230°С, обра- ботка , нормализа- ция 840сС, охлаж- дение в воде, от- пуск 650°С, снятие напряжений при 62О°С MTR, L1TR 1,4 7,0 250 116 -60 90 250 150 310 12.6 5.8 —54 Стандартные Шарли (331
А533В — 1,7 290 -10 90 100 13.8 11.9 -14 То же (571
А533В"» Ах Bi ОО ^1 S — 1 3 6 290 290 290 —100 -50 -20 10 50 80 НО — — Стандартные Шарли [581
— 1 3 6 290 290 290 —10 15 50 60 25 60 70 — —
— 1 3 6 290 290 290 —10 0 10 15 10 20 25 — —
А533В-' А В — 1.8 290 —51 —23 28 — — Стандартные Шарли [471
2.5 290 —40 —7 33 — —
Марка, наимено- вание стали. условие обработки g Реактор Условия облуче- ния Температур! перехода из пластического состояния в хрупкое, °C Максималь- ная работа, затраченная на разруше- ние образца Вид образцов Литература
интегральный поток. 10’* н£йтрон/см*, Е 1 Мм темпера- тура. С «с 4» £ i 3 к i’ i г Z S п =
АЗО2В, аустснизаци я 970°С, струйчатая закалка до 315°С, отпуск 600— 620°С BR-3*’ 0.55 1.2 4.6 9.5 22 85 275 275 275 275 315 315 315 —10 30 50 70 140 200 305 40 60 80 150 210 315 10.5 11 12.5 11,5 8 6 5,5 4.8 19 9.5 —24 -43 —48 Стандартные Шарик [48]
А302В UCRR 1 2,0 290 —12 30 42 17,6 14,8 -16 То же [45]
А302В 0,043 260 10 33 23 9.5 7.6 —20 Стандартные Шарли [8]
0,043 260 18 8 —10 6.5 6.0 —7
0.043 371 17 10 —7 8.1 6,9 —16
0.5 20 79 79 83 195 — —
— 1,4 3,8 И 250 290 <230 0 по 90 195 НО 90 195 9,8 + 5.5 —44 То же [39]
— 2,4 3,6 <93 <93 —75 25 40 100 115 10,8 6,3 6,0 -42 —45 Цилиндри- ческие , 0 4,76жм, консольные (81
Марка, наименование стали, условие обработки Реактор Условия облуче- ния Температура перехода на пластического состояния в хрупкое, еС Максималь- ном та. затраченная на разру- шение образца Вид образцов
интегральный поток, W1» нгйтрон/см*. £>| Мзв 1 1 V и» °C и © 1 ж и X S кГм * 0) i 1 Л ж
А302В аустенизация 900°С — 2ч, охлаж- дение в воде, от- пуск 650’С — 6 ч, охлаждение в печи до316°С LITR. MTR 0,01 0.5 1.0 3,0 7.0 <120 <120 <120 <120 <120 —10 10 65 ПО 150 200 20 75 120 160 210 — 1 1 1 1 1 Стандарт- ные Шарли [33)
А302В с различным содержанием приые- 1) р 2-0,003%; S — 0.004%: N—0,006%: LITR То же [50]
А*»; Си <0,005; V < 0,005% LITR 2,3 288 —40 20 16,6 0 [50]
А; Си-0,21 %; V < 0,005% 2,3 288 —18 30 18 —7
В*»; Си -0,020%; V - 0,084% 2.3 288 68 53 18,7 —4
£ 2) Р—0,003%; S —0.004%; N—0,014%:
А; Си < 0,005% 2,3 288 -46 0 17,3 0
А; Си — 0,20% 2,3 288 —1 45 18 —4
В; Си - 0,20%; V - 0,076% 2.3 288 32 36 19,4 8
Марк), нанмеиоплиие стали, условие обраОитки Условия облуче- ния Темтерптурт перехода из пластического состояния в хрупкое. °C .Максималь- ная работа, эатршейная на раз- рушение образца Вид образцов
Реактор интегральный поток. 10‘« нейтрон (см*. £>1 Л1зв а 8. °C изменение. С 2 к * ti = V я S S 1 Литература
3) Си < 0,005%; N-0,010%; V < 0,005% LITR Стандарт- ные Шарли 1501
А.; Р — 0,004%; 3 — 0,004% з.о 288 —29 0 17,3 0
А; Р — 0,004%; S — 0,022% 3,0 288 -18 0 10,4 0
А; Р — 0,031%; S—0,021% 4) С«»; Р — 0,011%; S- 0,023%; Си —0,020%; V < 0,001%; N — 0,008% (стан- дартная сталь) LITR 3,0 288 38 45 10,4 0
3,0 288 -9 77 86 11,3 9,2 -18.6
А302В, отжиг ПОО°С, закалка в воде LITR 2,1 290 0 50 50 12,6 Н.2 —5 Стандарт- ные Шарли [491
То же, аустенизация 970сС, струйчатая закалка водой до 120°С 2.1 290 -37 -30 7 19,7 7 —10
Марка, наименование стали, условие обработки Реактор Условия облуче- ния Температура перехода из пластического состояния в хрупкое, °C Максималь- ная работа, утраченная на разруше- ние образца Вид образцов Я •>
интегральный поток. 10‘» нейтрон/см1, £>1 Мад а «с и 2 к ш 3 S -Т i
То же, нагрев 970°С, выдержка 4 ч, за- калка в масле До 90°С, отпуск 650°С — 6 ч, охлаждение на воз- духе L1TR 2,1 290 -30 5 35 20,8 16,6 —20 Стандарт- ные Ш^рпи [49]
А302В, нормализация, отпуск — 0.7 1,35 1,50 230 230 230 -20 30 45 55 50 65 75 18 13,8 13,1 11,8 —23 —27 -34 То же [591
То же, крупнозерни- стая структура — 0.9 1,35 230 230 45 125 150 80 105 н.о 8,7 8.3 —21 —25 Стандарт- ные Шарли [59|
То же, высокая нор- мализация, снятие внутренних напря- жений То же, закалка, отпуск 0,65 1,30 1,50 230 230 230 —10 30 50 65 40 60 75 19,4 14.1 13.8 13.4 —27 -29 -31 То же
1.4 230 —130 —80 50 17,3 13.8 —20
Марка, наименование стали, условие обработки Реактор Условия облуче- ния Температуря перехода из пластического СОСТОЯНИЯ в хрупкое. ГС Максималь- ная работе, .натраченная на разру- шение образ! и Вид обратно» Литература
интегральный поток. 10” нейтрон! см*. £ 1 Л(в« я il !• |и °C изменение. СС кГч г- S = = к
S ' А302В, аустенизация 900°С, охлаждение на воздухе, отпуск 650°С: 1) мало серы и фос- фора 2) S—0.02% 1.3 3.0 121 288 —29 72 0 101 29 — — Стандартные Шарли [60]
1.3 З.о 121 288 —18 78 0 96 18 — —
3) S — 0,02% Р — 0.03% 1.3 3.0 121 288 — 7 89 44 96 51 — — Стандарт- ные Шарли (60)
1) АЗО2В, BWR*» — 8 То же [61]
стандартная 2.6 — 59 67 — —
6.4 — «0 88 — —
5.4 — 85 93 — —
2) Си—0,08% (попе- BUT?*» -47
рек прокатки) 0,28 — -15 32 — —
2.6 — 42 89 —
5.2 — 102 149 — —.
7.7 102 149 —
3) Си—0.26% (вдоль BWR*’ __ —8
прокатки) 0,29 —- 70 78 — —
2,8 — 132 140
5,4 — 177 185
7.1 — 183 191 — —
Марка, ваимеиоеаияе стали, условие обработки Условия облучения Температура переходя из пластического состояния о хрупкое, °C Максималь- ная работа, затраченная на разруше- ние образцу ВИД образцов
Реактор интегральный поток. 10“ нейтрон/см', £>1 Мм а |и "С изменение, С кГм JR I S 8 S Литература
8 22NiMoCr37 VAK 0,9 290— 300 — 20 — — Стандарт- ные Шарли (52|
2,0 290- 300 — 25-40 — —
6—7 290— 300 50-70
CuNiMoMn: 1) Си - 0,65%; Ст-0,34% VAK — — -85 — 20 кГм/см' То же (52]
2,7 290 80 165 13 -35
2 2) Си-0,15%; Ст—0,73% — — -85 20 кГм/см' —
6,3 290 30 115 14,5 -27.5
Марка, наименование стали, условие обработки Реактор Условия облуче- ния Температурь переходя из пластического состояния в хрупкое, °C 1 Максималь- ная работа, затраченная па разру - шенме образца Вид образцов 2. Ч
интегральный поток, 10” нейтрон/см*. £>| AfJW г. 1 о Iй X изменение. пС £ м I £ s х
О 8 Т-1 — 130 <38 — 140 75 215 7.7 2,5 -67 Цилиндри- ческие , 05,1 ям консольные 18]
Ок- Ри джек ИЙ 0,5 7 0,5 <93 <93 302 1 1 1 111 217 69 5,5 4.6 2,65 5.5 —17 —52 0 Квадратного сечения 5,IX Х5,1 мм, консольный |8]. 123]
Т-1 2.3 <93 —137 -7 130 9,9 6,0 —40 Цилиндри- ческие , 04,76 мм, консоль- ные 18]
3,3 <93 20 157 6,0 -40
’’еА’РОНО» е энергией 500 »« втрое выше; поток тепловых нейтронов равен потоку быстрых.
тепловых™* ие"г'х>”ов с эяе₽гиеЛ больше I Мм составляет 10% потока надтепловых нейтронов и 10% потока
••Обраэцы А н В характеризуются разливным отпуском.
•» л <л*2,к тепловых нейтронов примерно втрое больше потока быстрых.
ппе,.ыч>'.ЯЯо^пп Я:1НИЫ* яля образцов, изрезанных из различных участков 31 .б-сантиметровой плиты,
ыехаишот^',ea*T°₽a высокого давления; образцы характеризуются различной микроструктурой и
с! - nlmauu Овраэцы внутренней поверхности плиты; В, - образцы на толщине плиты 4.5 си;
ппп..и.А' В — обрввчн отличаются химическим составом (см. табл. 2.19): А—стандартная сталь; В — спещи льна я
II, Unit,! .
*’ Быстрые нейтроны составляют 70—93% суммарного потока.
, Чл7ь.°,fiPj;3<lOB..'Ученных до доз (0.2ВЧ-0.29) 1а>» нейтрон]'*. находилась около стенки корпуса реактора;
7?J0?» я"йтреч/гл,К йтр°нки получены при интенсивности облучения в 1.7—2.1 раза меньшей, чем дозы S.4; 7Л;
R. •’А. В. С-различные аады термообработки; А — аустенизация 900’С — 1 ч, охлаждение на воздухе, отпуск
РЭУ с— 1 ч. охлаждение а воде; В — аустенизация 9(Ю°С—I ч. охлаждение на воздухе, отпуск MS’C — 6 ч охлаж-
дСТ,3|е”С ”°Дв: с — аУсге,11паПия 90J”C — 2 ч, водимое охлаждение, отпуск б 5 У С — 6 ч. охлаждение в печи
Таблица 1.22
Изменение твердости низко- и среднелегированной стали при облучении
Марка, наименование стали, условие обработки Реактор Условия облучения Твердо ть по Виккерсу Литерату- ра
интегральаыЛ поток, 10'» нейтрон! см*, Е > 1 Мм температур».
кГ/мм" измене- ние,
No 345, закалка, отпуск G-1 0,57 160—240 — 49 1351
S Fortiweld, нормализация, от- ** пуск G-1 0,57 160-240 — 34 [35]
Fortiweld HS. нормализация, отпуск G-1 0,57 160-240 — 26-37 [35]
А302В BR-3 0,55 1.2 4.6 275 275 275 275 190 215 215 240 13 13 26 [48]
9.5 22 85 315 315 315 280 295 350 48 55 84
А302В, нормализации, отпуск — 0,7 1,35 1,50 ПО ПО ПО 85,3 90,1 92,9 93,4 6 9 9,5 [59]
То же, крупнозернистая струк- тура — 0,9 1,35 ПО ПО 86,0 92,5 94,1 7,5 9,5
То же, высокая нормализация, снятие внутренних напряжений — 0,65 1,30 1,50 ПО ПО 110 77,7 85,6 88,2 88,7 10 13,5 14
То же, закалка, отпуск — 1.4 ПО 112,2 103,6
2Х2МС, отжиг Н00°С, сту- пенчатое охлаждение БР-5 8 36 210 200—240 320—360 450—500 275 314 297 287 1Г 8 4 [55]
То же, закалка с 1050°С в мас- ло, отпуск 650°С 3 ч БР-5 8 36 210 200—240 320-360 450—500 370 402 446 392 9 20 6
Увеличение предела текучести низко- и среднелегиро.анной стали при облучении----------
Условия облучения Литера- тура
Марка, найме Поппинс стали Реактор интегральны А поток. нвйтрск/см* Темпера- тура. ’С Увеличение предела текучести. кГ}чмг
16ГНМ. 25ХЗНМ 8 РФТ 1018—1 о*1 (Е > 1 Л<зв) 200—450 Аа = Л-1(Ф/)'/*-(ФЛ»)'/,Г Ю-«.где Ф/„ и 4-101* нейтрон/см1; ф/ — интегральный поток. нейтрон/см*, (Е > 1 Л1эе); А зависит от температуры облучения. Для 16ГНМ: А = 11,8(200®С); 4,2(375 —4203С); 2,95(450°С) Для 25ХЗНМ: А = 4,6(350вС) 130]
Таблица 1.24
Увеличение температуры перехода из пластического состояния в хрупкое при облучении
низко- и среднелегнроваиной стали
Марка, нан- менованме стали Реактор Условия облучения Увеличение температуры перехода. °C Лите- ратура
интегральный поток. нейтрон! см* темпера- тура, °C
А302В BR-3 <4,5-10й (Е > 1 .Им) 275 А 7* =45 1g (Ф/-10-1») (48]
4,510»» — 8,510*1 (Е > 1 Мм) 315 АТ* = 170-1g (ФГ 0.67-IO-»)
16ГНМ 25ХЗНМ 12ХМФА РФТ 10U — 10*» (Е > 1 Мзв) 250—450 АТ*=Е ((Ф/)'/« - (Ф1в)*/*].10-*. где ФСо —не более 8-10й нейтрон/см1', Ф1—интегральный поток, кейтрон!смг\ (Е > 1 ,Им); В зависит от температуры облучения. Для 16ГНМ: В = 22(250°С); 15.8(300 — — 350°С); 7,7(375 —420°С); 3.5(400°С). Для 25ХЗНМ: В= 18,4(250 — 295СС); 13,6(320°С). Для 12ХМФА: Д = 9,4(280°С). (30)
В работе [37] исследовалась релаксация на-
пряжений в теплостойкой низколегированной
стали при облучении интегральным потоком ней-
тронов 4-Ю’9 нейтрон!см2 (Е^ЛМэв) при
Рис. 1.16. Изменение температуры перехода
из пластического состояния в хрупкое ста-
лей Л336 и А533 при температуре облучения
288-307° С [52] (£>1 Мэв).
150° С. Напряжение на изгиб в пластинчатом
образце после облучения снизилось с 24 до
21 кГ/мм2. После снятия исходных нагрузок де-
формации образца в течение суток исчезли уже
при комнатной температуре.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чиркин В. С. Теплофизические свойства материалов
ядерной техники. М., Атомиздат, 1968.
2. Дятлова В. Н. Коррозионная стойкость металлов и
сплавов. М., «Машиностроение», 1964.
3. ГОСТ 13610 - 68. Железо карбонильное электротехниче-
ское.
4. Ибрагимов III. Ш. «Физика металлов и металловеде-
ние», 1969, 27, вып. 6, с. 1084.
5. Bryner J. S. Acta Metallurgies, 1966, 14, No. 3. р. 323.
6. Colombo R. L. e. a. Solid State Communication, 1966, 4,
p. 55.
7. Hesketh R. V. Philos. Mag., 1963, 8, No. 92, p. 1321.
8. Влияние облучения па материалы и элементы электрон-
ных схем. Под ред. Дж. Ф. Кирхера и Р. Е. Боумана.
Перев. с англ. М., Атомиздат, 1967.
9. Ибрагимов 111. Ш. и др. «Атомная энергия», 1966, 20,
с 137.
10. Марковский Е, А. н др. Воздействие ядерных излучений
на структуру и свойства металлов и сплавов. Киев,
«Наукова думка», 1968.
II. Краснощеков М. М., Марковский Е. А. «Физико-химиче-
ская механика материалов», 1968, 4, № 4, с. 463.
12. McRickard S. В. Philos. Mag., 1968, 18, No. 155, р. 915.
13. Harries D. R. Nuclear Power, 1960. 5, No. 47, p. 97.
14. Балашев В. Д. и др. В кн.: Радиационная физика твер-
дого тела и реакторное материаловедение. М., Атомиз-
дат, 1970, с. 94.
15. Biorci G. е. a. Nuovo cimento, 1961, 20, 4. 617.
16. Аганян Б. С. и др. «Физика металлов и металловедение*.
1968, 25, в. 4, с. 760.
17. Seildel G. Р. Radiation Effects, 1969, 1, No. 3, р. 177.
18. Seildel G. P. The Physical State Solids. 1968, 25. p. 175.
19. Bement A. I., e a USAEC Report BNWL—919, Battle —
Northwest, Nowember 1968.
20. Материалы в машиностроении (выбор и применение).
Справочник в 5 томах под ред. И. В. Кудрявцева. Т. 2.
Конструкционная сталь. М„ «Машиностроение», 1967.
Под ред. Е. П. Могилевского Т. 3. Специальные стали
и сплавы. Под ред. Ф Ф. Химушина. М., «Машино-
строение», 1968.
21. Правдюк Н. Ф. и др. В кн.: Труды Второй междуна-
родной конференции по мирному использованию атом-
ной энергии. Женева, 1958. Доклады советских ученых.
Т. 3. М.. Атомиздат. 1959, с 610.
22. Трюдо Л. В кн.: Труды Второй международной кон-
ференции по мирному использованию атомной энергии.
Женева. 1958. Избранные доклады иностранных ученых.
Т. 6. М., Атомиздат, 1959, с. 425.
23. Вильсон Дж. В кн.: Труды Второй международной кон-
ференции по мирному использованию атомной энергии.
ПО
Женева, 1958. Избранные доклады иностранных уче-
ных. Т. 6. М_, Атомиздат, 1959, с. 391.
24. Марковский Е. А. н др. «Физико-химическая механика
материалов», 1965, 1, № 5, С. 552.
25. Ляшенко В. С., Ибрагимов Ш. Ш. В кн.: Действие
ядерных излучений па материалы. И., Изд-во АН
СССР, 1962, с. 74.
26. Мейкин, Черчмен и др. В кн.: Труды Второй междуна-
родной конференции по мирному использованию атом-
ной энергии. Женена, 1958. Избранные доклады иност-
ранных ученых. Т. 6. М„ Атомиздат. 1959, с. 411.
27. Харрис Д. Р. и др. Доклады Третьей международной
конференции по мирному использованию атомной энер-
гии. (Женева, сентябрь 1964). Доклад Р-162, Велико-
британия. М., Атомиздат, 1967.
28. Harries D. R. The British Nuclear Energy Sociely, 1963,
2, No. 4, p. 398
29. Правдюк H. Ф. и др. В кн.: Действие ядерных излуче-
ний на материалы. М., Изд-во АН СССР, 1962,
с. 34.
30. Амаев А. Д. и др. В кн.: Доклады Третьей международ-
ной конференции по использованию атомной энергии.
(Женева, сентябрь 1964). Доклад Р-339, СССР. М„
Атомиздат. 1967.
31. Амаев А. Д., Правдюк Н. Ф. В кн.: Исследования на-
пряжений и прочности корпуса реактора. Сб. статей.
Под ред. С. В. Серснсена и др. М., Атомиздат, 1968,
с. 241.
32. Майерс X. П. и др. Поведение под облучением шведских
сталей для корпусов реакторов. В кн.: Доклады Треть-
ей международной конференции по мирному использо-
ванию атомной энергии. (Женева, сентябрь 1964). До-
клад Р-420, Швеция, М., Атомиздат, 1967.
33. Steele L. Е. Nuclear Engineering and Design, 1966, 3,
No. 2, p. 287.
34. Wood D. S., Johnson E. R. Effect of irradiation on the
highstrain fatigue dehaviour of a low — cardon high —
manganese and a low — alloy steel. TRG Report 1277
(c), 1966.
35. Graunes M. e. a. Irradiation effects at 160—240° C in so-
me Swedish Pressure Vessels Steels. 1967 (AE-298).
36. Grounes M., Myers H. P. Irradiation effects in strain
aged Pressure Vessel Steel. 1962 (AE-65).
37. Платонов П. А. В кн.: Действие ядерных излучений на
материалы. М.. Изд-во АН СССР. 1962, с. 106.
38. Brinkman С. R., Beeston J. М. Axial Fatigue of pre- and
post irradiated A302B and A212B Steels. Report IN-1052,
January 1967.
39. Sheele L. E. e. a. Nuclear Applications, 1968, 4, No 4,
p. 230.
40. Каменичный И. С. Краткий справочник технолога-тер-
миста. Москва — Киев, Машгнз, 1963.
41. Сальников Г. II. Краткий справочник машиностроителя.
Киев, Гос. изд. тех. лит. УССР. 1967.
42. Справочник по свойствам сталей, применяемых в котло-
турбостроснии. М., Машгнз, 1958.
43. Grounes М. Nuclear Engineering, 1966, 11, No. 126,
р. 866.
44. Potapovs U. е. a. Nuclear Engineering and Design, 1968,
8, No. l.p. 39.
45. Hawthorne J. R., Loss E. J. Nuclear Engineering and
Design, 1968, 8, No. 1, p. 108.
46. Тобин Д. С. и др. В кн.: Доклады Третьей международ-
ной конференции по мирному использованию атомной
энергии (Женева, сентябрь 1964). Доклад Р-242, США,
М., Атомнздат. 1967.
47. Hawthorne J. R. Transaction of the American Nuclear So-
ciety, 1970, 13, No. 2. p. 613.
48. P. J. A. De Meester, Ph. Van Asdroeck. Radiation damage
in reactor materials. Vol. I. IAEA, Vienna, 1969, p. 351
(Proc, of a symposium. Vienna 2—6 June 1969).
49. Ch. Z. Serpan Jr. Nuclear Engineering and Design, 1968,
8, No. 1. p. 95.
50. Potapovs U„ Hawthorne J. R. Nuclear Applications, 1969.
6, No. I, p. 27.
51. Von P. Bettzieche u. a. Nucleonik, 1963, Band 5, heft 4,
148.
52. Ganarolli F. e. a. Neutron Embrittlement of Pressure
Vessel Steels for Woter-Cooled Reactors-Activities
in the Federal Republic of Germany and Principal Re-
sults. Fourth United Nations International Conference on
the Peaceful Uses of Atomic Energy. A/Conf. 49 (P/393)
GermanyFed Rep. 1971.
53. Mllasin N. Journal of Nuclear Material, 1966, 19, p. 301.
54. Амаев А. Д. и др. В кн.: Действие ядерных излучений
на материалы. М., Изд-во АН СССР, 1962, с. 58.
55. Ибрагимов Ш. Ш. и др. «Атомная энергия», 1963, 15,
с. 30.
56. Ch. Z. Serpan Jr., Н. Е. Watson. Transaction of the Ame-
rican Nuclear Society, 1969,12, No. 2, p. 576.
57. Sheele L. E., Potapovs U. Nuclear Engineering and De-
sign, 1968, 8, No. 1, p. 58.
5Я. Canonico D. A. Transaction of the American Nuclear So-
ciety, 1970, 13, No. 1, p 148.
59. Jahnson R. E.. Pasierb E. I. Transaction of the American
Nuclear Society. 1966, 9, No. 2. p. 391.
60. Hawthorne J. R. Transactions of the American Nuclear
Society. 1971, H, No. I. p. 165.
61. Crispino E. e. a Irradiation Effects of Reactor Structural
Materials. Fourth United Nations International Conferen
ce on the Peaceful Uses of Atomic Energy. A/Conf 49
(P/189), Italy, 1971
62. Ireland D. R„ Norris E. B. Influence of Neutron Irradia-
tion on the Properties of Steels and Welds Typical of
the ERR Pressure Vessel After Two Power Years Opera-
tion, USAEC Report SWRI 1228P9-15, Southwest Rese-
arch Institute, March, 1968.
НЕМЕТАЛЛЫ
1.1. МИНЕРАЛЫ
Естественным сырьем, из которого получают
все известные конструкционные материалы, яв-
ляются минералы. При производстве некоторых
материалов (керамика, бетон и др.) минералы
используются без нарушения их кристалличе-
ской структуры, поэтому значительный интерес
представляет информация о стабильности их
свойств после облучения.
Систематических исследований радиацион-
ной стойкости минералов к настоящему времени
не проведено. В научно-технической литературе
(1—5] имеются сообщения об изменении тех или
иных свойств различных моно- и поликристаллов
минералов после облучения в тех или иных усло-
виях. Эти данные плохо сопоставимы, так как
результаты получены по разным методикам и
условия облучения (температура и спектр) от-
личны для каждого случая. Тем не менее имею-
щиеся данные (табл. 2.1) позволяют оценивать
ожидаемые изменения свойств породообразую-
щих минералов после облучения заданными ин-
тегральными потоками нейтронов. Приведенные
данные показывают, что облучение интеграль-
ными потоками нейтронов выше I019 нейтронам1
приводит к накоплению радиационных дефектов
в кристаллической структуре минералов, обус-
ловливающих не только структурные изменения
в кристаллах (изменение параметров решетки),
но и изменение свойств самих кристаллов (плот-
ности, упругости, теплопроводности). Радиаци-
онная стойкость минералов различна. Она зави-
сит от класса, к которому относится минерал,
строения кристалла и содержания S1O2 (у си-
ликатов). В результате облучения происходят:
анизотропное расширение кристалла минерала,
аморфнзация его структуры, уменьшение плот-
ности, упругости, теплопроводности, темпера-
турных линейных деформаций и других свойств.
Эти изменения проявляются достаточно медлен-
но по мере накопления структурных дефектов,
сопровождающего увеличение интегрального
потока нейтронов, а для практических целей нуж-
ны количественные зависимости изменения
свойств от величины потоков для данных мине-
ралов. К сожалению, такие зависимости пока от-
сутствуют и приходится довольствоваться каче-
ственными рекомендациями.
1. Минералы класса силикатов после облу-
чения интегральным потоком нейтронов
1019 нейтрон!см2 начинают изменять свойства.
Степень изменения после облучения зависит от
строения кристаллов и содержания SiO2. При со-
поставимом содержании двуокиси кремния в ми-
нералах (табл. 2.2) изменение их плотности при
аморфизации (см. табл. 2.1) уменьшается с уве-
личением жесткости строения кристалла (связей
между кремнийкислородными тетраэдрами, со-
ставляющими основу структуры всех минералов
этого класса) в направлении островное, цепо-
чечное, листовое, каркасное. Изменение плотнос-
ти в результате облучения минералов силикатов
одинакового строения пропорционально содер-
жанию двуокиси кремния: чем больше содержа-
ние SiO2, тем больше изменяется плотность.
Влияние облучения на свойства минералов
Минерал Строение Воздействие Изменение. % Примечание
интегральный поток, нейпхрон/см* и л
темпер.т - гура. °C плат- ности si Н it
Силикаты Форстерит Mg1SiO* в Фенакит BejSiO* Циркон ZrSiO* Изолирован- ные кремний кислород- ные тетраэд- ры SiO< (ос- тровное) То же > > 100 100 *16-10*» *4-10“ »12.Ю“ 3,6-10»° 4.5-10“ 5-101» •15-101» 3,0-10“ ♦13-10“ 6-10“ -0,86 Нет -6,7 —4,0 —9,4 —70 —76 —76 -80 10 И 21 42 45 Линейная деформа- ция по осям а — 0.7%; с-0; а —1,12%; с —0; аморфизация Полная аморфизация
Альмандин Fc, Al,SiO* (гранат) Топаз A1,(F, OH)*SiO« Берилл ЗВеО AljO» 6SiO, Кордиерит Al^Mg^'eMSitkAnOi, Стеа тн т _ Mg,(Si4Ow) (ОН), Биотит (слюда) Кварц SiO, Изолирован- ные SiO4 (островное) То же Комплексы SiO, То же Листовое То же Каркасное 100 100 100 100 40 40 400—100 100 3,6-10*» 6-10»° 3,6-10“ 6 10“ 2,8-10“ 3,6-10“ •15-101» •4-10“ •13-10»» •17-Ю»» •11-10»» •12-10»® 4-10“ ♦M-IO*’ •*2-10“ 5,4-10*» 1,3 10*» 1,8-101» 4,3-10*» 9-10*» 6,6-101» 1,6 10“ о т t- 'т. «Bi- ll II 1 1 1- 1 1 l»pS 1 °- 1 1 1 О С5 СО «Л СО t-еч О U5 ОО । Il II । 777771 177.7177 । II 22 27 46 5 5 Анизотропное рас- ширение Полная аморфизация Анизотропное рас- ширение Аморфизация Анизотропное рас- ширение Аморфизация а Ь с
0,1 — 0,03 2,2 — 0,32 2,3 0,26 0,59
—
Продолжение табл. 2.1
Минерал Строение Воздействие Изменение % П римечание
темпера- тура, °C интегральный поток. нейтрон/см* 2 z “ »- с и теп.тсхцю- водности МОДУЛЯ упругости
Окислы Хризоберилл — BeAljOj 5 Рутил ТЮ, Корунд А1Д Островное Цепочечное Листовое 250-300 100 50 50 30 40 50 50 50 50 50 50 2,0-10»» 1,1-10»‘ 3,6-10»» “6-10” “3 10го 2,0-10” 1,0-10” “3,0-10” “6,0-10” “4,0-10»» “6,0-10м •13-10” 1,6-10” -14,7 -15,1 -0,5 -0,75 -0,013 -0,35 -0,98 -0,17 11 1 1 1 1 до ООО III 1 1 1 11-11 - - а Ь с Нет — 1.0 0,012 — 0,02 0,03 — 0,05 — 0,40 0.3 — 0.45 Поликристалл, по- лучен спеканием АЦО, То же
Бромеллит ВеО Периклаз м8о — Шпинель <о MgAl2O< Бадделеит ZrO, Каркасное Координа- ционное Координа- ционное Не опреде- лено 50 100 100 100 100 100 120 120 50 100 100 “4-10” 6-10» 110” 1,5-10“ 6-10” 9-10” 4,4-10»» 1,8-10»! 3-10” 5-10” 2,2-10*» 1,2- 10й *‘7-10” “4 10»» 1,5-10»» ЭЮ»* 2-10*» -6.8 0,012“ 0,017“ 0,030“ 0.177“ 0,479“ 0,800*» 2,160“ —0.1 —0,11 -0,2 Нет Нет 1 111 1 1 ll 1 1 111 1 1 — ОООО о cnw -30 —57 10 а Ь 1 с
0,007 0,009 0,018 0,036 0,037 0,078 0,39; На 90 фазово 1.20; % про е превр 0,022 0,029 0,55 0,ЗГ 0,52 0,523 1,94 ИЗО шло ащение
Поток тепловых нейтронов в 10 раз превышает указанный
‘ Линейная деформации горячепрессованной ВеО. %-_________
Химический состав минералов, вес. %
Минерал SiO,. Сг,О,* А|,О, м^о. Fe.O., Na,О* СаО ZrO* FeO к,о* Другие элементы
Силикаты Форстерит 43,0 57,0
Оливин 36-43 —• 50-45 — 0—2 20-5 —
Фаялит 30,0 — — — — 70,0 —
Фенакит 55,0 —- 45,0* — — — —
Альмандин 36,0 21,0 —- — — 43,0 —
Циркон 33,0 — — — 67.0* — —
Топаз 39-28 62-48 — — — — 13-20
Берилл 67,0 19,0 14,0* — — — —
Кордиерит 51,0 35,0 14,0 — — — —
Авгит 48-55 — 0,18 — 22-25 0,29 —
Роговая обманка 34-59 — До 36 До 13» До 29 2—40 —
Коалинит Серпентин Стеатит 47,0 44,0 63,2 39,0 43,0 31,7 — — 14,0 13,0 5,1
Биотит 32-44 9—13 До 28 — 2-27 — До 15,0
Анортит 43,0 36,0 —* — 21,0 — —
Лабрадор 56,0 28,0 — 6.0* 10,0 — —
Ортоклаз 66,0 19,0 — 3,0* — 12,0* —
Альбит 69.0 19,0 — 12,0* — —
Кварц Окислы 100,0 ——
• Магнетит — — 69,0 — 31,0 —
Хромит 18-62* 0-33 6—16 2—30 — 0—18 До 2
Шпинель — 72,0 28,0 — — — —
Хризоберилл — 80,0 20,0* — —
Корунд — 100,0 — —
Гематит — — 100,0 —
Примечание. Звездочками обозначен» связь окисла с соответствующе» ему цифрой в таблиц£
2. Минералы класса окислов в результате
облучения нейтронами меняют свойства анало-
гично минералам класса силикатов, однако
имеющиеся данные (см. табл. 2.1) показывают,
что при сопоставимых интегральных потоках
нейтронов изменения в окислах существенно
меньше, чем в силикатах. Так, после облучения
потоком около 6 • I019 нейтрон/см2 изменение
плотности кварца составило 3,5%, корунда —
лишь 0,35%, а у шпинели изменения плотности
не обнаружено даже после облучения потоком
выше 4 • 1020 нейтрон)см2.
3. Большей радиационной стойкостью обла-
дают минералы с симметричной структурой, ко-
ординационного и каркасного строения, класса
окислов.
1.1. ГОРНЫЕ ПОРОДЫ
Горные породы — это естественные образова-
ния, состоящие обычно из нескольких минералов
и обладающие характерными химическим и ми-
нералогическим составом, структурой и тексту-
рой. Естественно, что радиационная стойкость
горных пород должна определяться радиацион-
ной стойкостью слагающих их минералов.
По своему происхождению известно к настоя-
щему времени около 1000 видов горных пород де-
лятся на магматические, осадочные и метамор-
фические (табл. 2.3).
Большое количество горных пород характер-
но значительным содержанием двуокиси кремния
45-г-70%. Это указывает на то, что главными
породообразующими минералами пород, имею-
щих преимущественное распространение на по-
верхности земли, являются силикаты, поэтому их
радиационная стойкость определяется радиацн-
онной стойкостью минералов силикатов (см.
табл. 2.1), структурой и текстурой породы.
Образцы горных пород, железных и хромито-
вых руд облучались в экспериментальных кана-
лах реактора БР-5 [6—9]. Энергетический спектр
потока нейтронов (табл. 2.4) характеризовался
увеличением количества нейтронов энергией от
800 до 100 кэв от оси активной зоны до
7004-800 мм вверх по каналу. Условия облуче-
ния образцов и максимальные дозы приведены в
табл. 2.5, а химический состав материалов — в
табл. 2.6. Методически работа была поставлена
так, чтобы можно было выделить чистый эффект
облучения — исследовались три партии образ-
цов-близнецов: облученная, контрольная «горя-
чая» (выдерживалась в температурных режи-
мах, аналогичных облучаемым образцам) и «хо-
лодная» (выдерживалась в комнатных услови-
ях). Обработка всех партий до облучения и
после производилась одновременно, едиными
методами с помощью одних и тех же приборов.
Анализ полученных данных показывает, что
в результате облучения интегральными потоками
нейтронов до 102t нейтрон/см7 все материалы, за
исключением хромита, распухают—имеют поло-
жительные радиационные деформации
(табл. 2.7). Полученные данные следует рас-
сматривать применительно к классам главных
породообразующих минералов каждой данной
породы: силикатам (гранит, базальт, серпентин,
песчаник, шамот), окислам (хромит, гематит) и
карбонатам (известняк).
Радиационные деформации. Главной причи-
ной изменения физико-технических свойств гор-
ных пород следует считать наличие и величину
радиационных деформаций образующих породу
минералов. В зависимости от структуры горных
Горные породы, используемые для приготовления заполнителей
бетонов и растворов (37|
Горная порода Тип Структура Содер- жанке SiO„ % При- Минералы
монета? ДЛЯ запоя* кителей главные второстепен* ные
Магматические породы
Пегматиты Глубинные Крупнозернистая >75 Очень Полевые Кварц
2 Аляскиты > Среднезернистая >75 редко То же шпаты Кварц Полевые шла-
Гранит » Зернистая. редко 65—75 Часто Полевые ТЫ Слюда, роговая
порфировая шпаты, обманка, ав-
Липарит, квар- Излившиеся Порфи рова я, основ- 65-75 Редко кварц То же гит То же
цевый порфир Сиенит ная масса стекло- ватая, редко тон- козернистая
Глубинные Зернистая, редко 52-65 Сред- Ортоклаз, Кварц, оливин
порфировая не роговая об- манка , ав- гит, слюда
Диорит > То же 52-65 Редко Плагиокла- зы , рото- на я обманка Авгит, слюда
Андезит Излившиеся Тонкие кристаллы, заполненные стек- лом 52-65 Сред- не То же То же
Трахит > Порфировая 52-65 Редко Ортоклаз, роговая сб- манка, ав- гит, слюда То же Кварц, оливнн
Бескварцевый порфир Порфирит > » . 52-65 Редко То же
» 52—65 Сред не Плагиокла- зы, роговая обманка Авгит, слюда
Габрро Глубинные Зернистая 40-52 Часто Полевые шпаты, ав- гит Роговая обман- ка , оливин, слюда
Базальт Излившиеся Мелкозернистая стек- ловатая 40-52 Сред- не То же То же
Диабаз > Зернистая, реже пор- фировая Зернистая 40-52 Часто » >
Пироксенит Глубинные <40 Редко Авгит Оливин
Перидотит > » <40 > Оливин. авгит Роговая обман- ка
Дунит > > <40 > Оливин Магнетит
Энергетический спектр потока нейтронов
в экспериментальных каналах реактора БР 5
Энергия нейтронов Количество нейтронов в группе отн. ед.
по осн активной эоны пперх по каналу на 7CO+8UO ж« от осн активной эоны
6.5-10,5 Мм 0,0*18 0,0*45
4,0— 6,5 Мяв 0,0*9 0,0»193
2,5— 4 ,0 Мэв 0,0’26 0,0»726
1.4— 2.5 Мэн 0,0’3 0,0’147
0,8— 1,4 Мяв 0.05 0,0*87
0.4— 0.8 Мяв 0,136 0,0829
0.2— 0,4 Мяв 0,134 0,168
0,1— 0.2 Мэе 0,192 0,197
46,5— 100 км 0,106 0,148
21,5—46,5 км 0,0575 0.114
10,0-21.5 кэв 0,0631 0,091
2,15—10,0 кэв 0,0564 0.08
0,465—2,15 кяв 0,0626 0,0554
100—465 эв 0,0501 0,0383
21,5-100 эв 0.0485 0.0112
2,15-21.5 эв 0,0329 0.0*47
0.215—2,15 эв 0.0*682 0.0’5
Тепловые 0.0’41 0,0*154
Итого . . . 1.0 1.0
пород одинакового минералогического состава
одни и те же радиационные изменения минера-
лов в различной степени проявляются в радиаци-
онных изменениях самой породы. Пример влия-
ния структуры породы на ее радиационные де-
формации наглядно иллюстрируется сопоставле-
нием радиационных деформаций гранита и
базальта.
Условия облучения образцов горных пород
Q-. ‘ИМИ -аь.мгро »du vd.vxvd -эоках uciiWTHMOxew 270 ;«ю ЗОЮ 1
СО
glTj/U/f ’Э«НЭ1ГЭГЯЯ -сжиэх »ouqire>U3XVVV 0,60 1,78 1,47 0,24-0,
my 'eonodiyaii BH xlaue BKiitfado 0,23 сч о’ 0,24 0,21
(Ш£*вЮ,)/мм/и/до gtOI ' MO1OU V ПНЧ1ГЕМНЭМБ w 8 о О «о с5
ptrf tiOI ‘BEOtf BUKHainOtf JO]j й 30,5 22,0 13,0
.«rj/wotfwp/H „01 HOJOU unHXVCdJUMH 12,0 7,15 5,3 ОО сч
, S-dS irdoxxead М-1 А А ОК-50 •
Горная порода Серпентинит Хромит Е В Гранит, базальт, пес- чаник, известняк. хромит, шамот
Зернистая полнокристаллическая структура
гранита образует жесткую плотную упаковку
кристаллов породообразующих минералов, вза-
имное радиационное расширение которых созда-
ет значительные внутренние напряжения. По ме-
ре увеличения интегрального потока нейтронов
растут радиационные деформации минералов,
внутренние напряжения в граните достигают та-
ких величин, что удается измерить соответству-
ющие им радиационные деформации образцов
гранита. Этот процесс продолжается до тех пор,
пока растрескивание породы, сопровождающее
радиационные деформации, не станет так вели-
ко, что приведет к ее разрушению. У гранита
саморазрушение, обусловливаемое данным про-
цессом, наступает после облучения интеграль-
ным потоком нейтронов 2,81 • 1020 нейтрон/см2.
Структура базальта чаще порфировая, основ-
ная масса мелкокристаллическая и стекловатая
(аморфная). Кристаллы минералов упакованы
в стекловатую матрицу, радиационные деформа-
ции которой или равны нулю или имеют отрица-
тельный знак, поэтому расширение кристаллов
сопровождается усадкой и уплотнением аморф-
ной части породы. Кристалл кварца или полево-
го шпата в граните и базальте в результате об-
лучения равными потоками нейтронов деформи-
руется одинаково, но благодаря разной структуре
пород это приводит к разным по величине ради-
ационным деформациям самих пород. Радиаци-
онные деформации гранита после облучения ин-
тегральным потоком 2,8 • 1020 нейтрон!см2 соста-
вили 6—7%, а у базальта только 1.5—2,0%.
Интересно отметить, что влияние структуры
материала на его радиационные деформации
универсально как для природных, так и для ис-
кусственных материалов. Это хорошо иллюстри-
Химический состав материала, вес. %
Материал Объемный лес » куске. Г/см9 S1O., т<°; Ре,О,. РеО* А1,О.. Na,О’ СвО. К,О’ М<0 Сг,О„ COJ Другие элементы
Гранит 2,67 70,20 1,60 14,40 2,20 0,90 — 0,80
— 0,40* 1,80* 3,50* 4,20* — — —
Базальт 3,10 50,12 4,60 14,10 9,80 5,60 — 0,88
— 2,30* 9,80* 2,10* 0,70* — — —
Шамот 2,40 58,32 0,84 28,54 0,75 — — 11,55
Пес‘шпик 2,49 79,86 4,30 3,17 4,70 — — 7.97
Серпентинит 2,61 47,10 6,50 5,30 5,30 19,20 — 16,60
Известняк 2,48 0,74 0,34 0,81 54,08 2.40 38,20* 3,43
Хромит 4,10 5,90 12,30 10,90 1.40 13,30 52,20 4,00
Гематит 4,70 7,10 88,20 — 1,50 1,45 — 1,75
Кварц 2,65 100,0 — — — — — —
Примечание. Зпмдочклми обоадачеяа связь окисла
с соответствующей ему цифрой в таблице.
Сп « txlawcpd хршцэншг «ин ахч -.гл • В_ числителе: п Известняк Хромит Гематит Шамот Серпентинит Песчаник Базальт Гранит rtrodou ncudoj Действие
131 •% •» анэяен — эитиеимгене я ’Э, ’ыЗ.СтеЦаютаа — iod ср,тот число — интегральный поток нейтронов. 00’0 00'0 00'0 12; 100 22,6; 150 28,3; 180 0,00 0,00 0,00 13; 100 28,0; 180 65-70; 300 0,8—1.4 0,60 0,70-1.00 45—52; 250 4-5; 50—100 11—14; 150 в 8 23,0; 150 28,0; 180 До 0,50 до 0,50 50—55 ; 200 130—170; 250—300 2.25 3,50 5.22 Н; ЮО 22,8; 150 28,0; 180 | 0,80 1,40 1,62 12; 100 22,8; 150 28,0; 180 1 2,65 5.54 6,42 11.2; 100 22,7; 150 28,1; 180 ns 3? g к «» 1 — • Таблица 2.7 облучения на линейные размеры образцов горных порол
руется сопоставлением полученных данных для
шамота и базальта. Шамот — искусственный ма-
териал, получаемый из коалинитовых глин об-
жигом, при котором формируется его порфиро-
вая структура: кристаллы или агрегаты кристал-
лов минерала муллита в аморфной массе. Та-
ким образом, у базальта и шамота одинаковая
структура (порфировая), кроме того, ее элемен-
ты имеют одинаковый состав: порфировые вкра-
пленники представлены кристаллами минералов
силикатов, а основная масса — стекловатая —
плавленой окисью кремния. Радиационные де-
формации этих материалов очень близки: у ша-
мота 1,8%, у базальта 1,4% при 2,3 * 1020 ней-
трон/см2\ 1,9% и 1,6% при 2,8- 1020 нейтрон/см2
соответственно. Таким образом, данные, полу-
ченные по радиационным деформациям гранита,
базальта и шамота, наглядно иллюстрируют
большое влияние структуры горных пород на
изменение их свойств после облучения.
Текстура играет важную роль в радиацион-
ных изменениях, происходящих в горных поро-
дах после облучения. Известны однородная и
неоднородная текстуры горных пород. Примером
однородной (массивной или сплошной) текстуры
служит гранит. Неоднородная текстура представ-
лена серпентином (сланцеватая) и песчаником
(зернистая). Минералогический состав гранита
и песчаника одинаковый (полевые шпаты,
кварц) и представлен силикатами каркасного
строения, а радиационные деформации у пород
разные: 5,5 и 6,5% (гранит) и 3,5 и 5,2% (песча-
ник) при интегральных потоках 2,3 • 1020 и
2.8 • 1020 нейтрон/см2 соответственно. Различие
следует объяснять следующим образом. Крис-
таллы минералов в обеих породах деформиру-
ются одинаково. В пределах каждой отдельной
песчинки (зерна) песчаника радиационные изме-
нения происходят так же. как в граните. Каж-
дое зерно в песчанике окружено кремнеземистым
цементом в виде пленки или слоя, в других слу-
чаях поры между зернами заполнены цементом
полностью и даже отдельные зерна разделены
цементом и не контактируют друг с другом. Во
всех случаях имеет место нарушение однороднос-
ти текстуры породы, поэтому радиационные де-
формации отдельных зерен в песчанике отлича-
ются от радиационной деформации самой поро-
ды. Произойти это может в результате усадки
или ползучести кремнеземистого цемента,
фазовое состояние и поведение которого изучены
недостаточно.
Метаморфическая горная порода — серпен-
тин— имеет сланцеватую текстуру, при которой
порода расслоена на пластинки. Неоднородная
текстура определяет разную прочность породы:
большая — в направлении, перпендикулярном к
слоям, и меньшая — вдоль слоев. Серпентиновая
порода сложена из минерала силиката листового
строения серпентина. Расширение кристаллов
серпентина не приводит к равнозначному и рав-
номерному расширению породы, оно искажается
и поглощается в текстурных прослойках, благо-
даря чему радиационные деформации серпенти-
новой породы значительно меньше (0,5% при
5 • Ю20 нейтрон/см2), чем песчаника (5% при
2,8 • 1020 нейтрон/см2), текстура которого более
однородна, и тем более гранита (6,5% при
2,8 • 1020 нейтрон/см1), имеющего однородную
текстуру.
Таким образом, приведенные данные показы-
вают, что искусственные и природные силикат-
ные материалы при облучении потоками нейтро-
нов имеют радиационные деформации до 4-7%.
Величина радиационных деформаций зависит от
фазового состояния вещества, строения кристал-
лической составляющей, структуры и текстуры
материала.
Породы, состав которых определяется мине-
ралами класса окислов, представлены гематито-
вой и хромитовой рудами. Радиационные дефор-
мации образцов гематита и их отсутствие у об-
разцов хромитовой руды позволяют сделать вы-
вод о том, что у минералов одних и тех же групп
с одинаковым строением кристаллов, радиацион-
ная стойкость сопоставима (см. табл. 2.1). После
облучения интегральными потоками нейтронов
(1,2—2,8) • 1020 нейтронам2 не обнаружены ра-
диационные деформации образцов известняка.
Теплопроводность. Изменение теплофизиче-
ских свойств горных пород после облучения яв-
ляется следствием двух одновременно действу-
ющих главных факторов. В результате облуче-
ния происходит переход кристаллической фазы
породообразующих минералов в аморфную
(стекловатую). Естественно, что этот переход со-
провождается изменением теплофизических ха-
рактеристик. Практически происходит изменение
известных ранее значений характеристик, соот-
ветствующих кристаллической фазе данного ве-
щества, до известных значении, соответствующих
его аморфной фазе. Другим фактором, вли-
яющим на изменение теплофизических парамет-
ров горных пород, является расширение кристал-
лов минералов. В породах с полнокристалличе-
ской структурой и однородной текстурой, преж-
де всего, анизотропное расширение кристаллов
минералов приводит к трещииообразованию, ко-
торое развивается постепенно и не сразу нару-
шает целостность материала, но влияет на изме-
нение его теплофизических параметров.
Данные о радиационной стойкости минералов
показывают, что значительное (на 80—90%) из-
менение теплопроводности кристаллов кварца
при низких температурах происходит после облу-
чения относительно низкими интегральными по-
токами нейтронов (10|8-7-1019 нейтрон/еле2), ко-
гда радиационные деформации отсутствуют или
малы, а кристаллическая структура не наруше-
на. Данные об изменении теплопроводности ми-
нералов после облучения аналогичными потока-
ми в области нормальных температур отсутству-
ют. После амортизации кристаллической струк-
туры минералов их теплопроводность меняется
(у кварца, например, на 80%). Однако, посколь-
ку горные породы являются полнкристаллнче-
ским материалом, а некоторые имеют и аморф-
ную фазу, изменение их теплопроводности после
облучения даже при полной аморфизацни будет
меньше. Например, для гранита оно может со-
ставить около 50%, для базальта — 10%, для
песчаника — 30%, для гематита — 45%, для хро-
мита— 40%. Следует иметь в виду, что степень
кристаллизации одних и тех же пород, а особен-
но их образцов, разная, поэтому изменение тепло-
проводности после облучения (за счет аморфиза-
ции) одних и тех же горных пород может коле-
баться в пределах ± 10--20%.
Влияние трещинообразования на изменение
теплопроводности горной породы после облуче-
ния можно оценить, используя формулу [10]
\> = X1(1-V7‘), (2.1)
где Х| и Хо — коэффициенты теплопроводности
материала до и после облучения соответственно;
Vi — относительная объемная радиационная де-
формация материала, определяемая как =
= ЗА/ + ЗА/2 + А/3, где А/ — линейная радиа-
ционная деформация материала. Так, например,
у гранита при радиационных деформациях 1, 2 и
3% следует ожидать снижения коэффициента
теплопроводности на 10, 15 и 20% соответствен-
но (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Зависимость коэффициентов теп-
лопроводности растворов и бетонов после
облучения от собственных радиационных
деформаций; номера составов—по
табл. 2.11, график —по формуле (2.1).
Температурное линейное расширение горных
пород после облучения изменяется по тем же
причинам, что и теплопроводность: аморфизация
кристаллической составляющей и радиационные
деформации.
Известно, что твердое тело, имеющее кри-
сталлическую структуру, при нагревании расши-
ряется в большей степени, чем аморфное вещест-
во аналогичного состава. Это положение хорошо
иллюстрируется величинами КТЛР кварца.
У монокристаллического кварца КТЛР при
200° С параллельно оптической осн а и =
= 10-10 6 град-', а перпендикулярно оптической
оси (и= 17,5- 10 6 град-', КТЛР плавленого
кварца — 0,55- 10-6 град~'. [II]. Горные породы
являются поликристаллическими, а во многих
случаях и полнфазными материалами. Отдель-
ные фрагменты одной и той же породы могут
иметь анизотропные структуры и текстуры, что
в свою очередь влияет на разброс значении
КТЛР для одной и той же породы. Это показы-
вает, что даже в естественном состоянии при
нормальных температурах значения КТЛР гор-
ных пород меняются в значительных пределах.
В результате облучения нейтронами в крис-
таллах минералов происходит нарушение струк-
туры, а облучение большими дозами нейтронов
приводит к полной аморфизации, что уменьшает
КТЛР (у кварца он составляет около 97%). Такие
изменения КТЛР после облучения можно зареги-
стрировать на монокристаллических образцах.
Горные породы в результате облучения нейт-
ронами одновременно с аморфизацией кристал-
лической фазы имеют положительные радиаци-
онные деформации. При дилатометрических ис-
пытаниях образцов в результате их нагрева в за-
висимости от температуры в той или иной степени
происходит отжиг радиационных дефектов: ре-
кристаллизация и восстановление размеров. Этот
процесс приводит к тому, что в результате дила-
тометрических испытаний облученных образцов
горных пород регистрируются суммарные тем-
пературные деформации (ас), которые слагают-
ся из положительных температурных деформа-
ций горной породы данного фазового состояния
и отрицательных деформаций горной породы,
имеющих место в результате отжига радиаци-
онных дефектов (радиационных деформаций).
Это положение хорошо иллюстрируется тем, что
относительные температурные деформации
облученных образцов горных пород, измеренные
Таблица 2.8
Температурные деформации облученных горных пород
Условия выдержки ,
______________________ Коэффициент теэшературного лиисАного расширения.
IO"’ град~>. при различных температурах. СС
в дилатометре при последующих нагревах, как
правило, больше, чем в предыдущих.
Обычно облучение происходит при повышен-
ных и высоких температурах, поэтому накопле-
ние радиационных дефектов и их отжиг происхо-
дят параллельно. Полученные при втором нагре-
ве значения асум (табл. 2.8) соответствуют толь-
ко конкретным материалам и условиям выдерж-
ки, при которых они получены. Тем не менее они
дают количественную характеристику степени из-
менении температурной деформативности гор-
ных пород, происходящей в результате их облу-
чения нейтронами,
выводы
1. Большинство минералов, определяющих
составы горных пород, после облучения изменя-
ют свои свойства, однако эти изменения у раз-
ных минералов происходят в разной степени.
Наибольшие изменения при облучении происхо-
дят с минералами класса силикатов, меньшие —
с минералами класса окислов.
2. Горные породы в своем составе содержат
минералы класса силикатов, окислов или карбо-
натов, поэтому вид и степень радиационных из-
менений, происходящих при облучении в горных
породах, зависят от их минералогического со-
става.
3. Горные породы являются полнкристалли-
ческими, в ряде случаев полифазными и гетеро-
генными материалами, что при облучении при-
водит к анизотропии радиационных изменений
по объему материала, поэтому величина ради-
ационных изменений в горных породах в значи-
тельной степени зависит от их структуры, тексту-
ры и особенно от степени кристаллизации.
4. Главная причина изменения физико-техни-
ческих свойств горных пород — наличие и вели-
чина положительных радиационных деформа-
ций.
5. Главные причины изменения теплофизиче-
ских свойств горных породаморфизация кри-
сталлической фазы и радиационные деформации.
Рис. 2.2. Изменения суммарного (ас) коэффициента тем-
пературного линейного расширения песчаника (/) и ша-
мота (//) после облучения и нагрева, полученные при
температурах 100—200° С:
кх — контрольные образцы, хранившиеся при 20° С; кг — конт-
рольные образцы, хранившиеся при 400“ С.
6. Причиной ограничения использования тех
или иных горных пород в качестве заполнителей
будет являться предельная величина радиацион-
ной деформации, которую они вызывают в раст-
ворах и бетонах. Изменение прочности и дефор-
мативности заполнителя при этом может быть
невелико.
7. В результате облучения теплопроводность
и температурная деформ атпвность горных пород
уменьшаются (см. рис. 2.1 и 2.2).
J.3. БЕТОНЫ И РАСТВОРЫ
Благодаря невысокой стоимости, удовлетво-
рительным защитным свойствам и возможности
их модификации бетоны стали общепризнанным
основным защитным материалом [12]. Исследова-
ние их радиационной стойкости после облучения
интегральными потоками нейтронов до 3 • 1019
нейтрон/см2 не показало существенных измене-
ний [12.13—17]. Бетон—многокомпонентный по-
ликристаллический и полнфазный материал, со-
стоящий из вяжущего крупного и мелкого за-
полнителя. В качестве вяжущего на практике
подавляющее распространение получил порт-
ландцемент. Мелким заполнителем служит ес-
тественный (речной или горный) песок, а также
песок, получаемый дроблением тех или иных
горных пород. Для приготовления крупного за-
полнителя обычных бетонов применяют магмати-
ческие (гранит, диорит, габбро, базальт, диабез
и др.) и осадочные (известняк, песчаник) горные
породы. В защитных бетонах в качестве за-
полнителя иногда используют метаморфические
горные породы (серпентин), металлические руды
(гематит, магнетит, хромит), а также искусст-
венные материалы (шамот, карбид бора). Состав
материалов, применяемых для заполнителей, оп-
ределяется слагающими их главными породооб-
разующими минералами. Поэтому изменение
свойств бетонов после облучения должно зави-
сеть от стабильности свойств составляющих их
вяжущих и заполнителей.
Химический состав портландцемента и камня из него,
вес. %
Материал S1O, Fe.0, Al,О, СаО SO, Про- чее н,о
Цемент Цементный ка- 24.78 5.33 4,35 58.80 2,55 4,49 —
мень* 19,30 4,30 4,40 42,70 1.40 6,40 21.50
• Состав цементного теста: цемента — I.V>3 Kt! к*, годы загьорения—
547 кг/л».
Цементный камень (табл. 2.9), изготовленный
из цемента Воскресенского завода (активность
416 kzIcm2-, объемный вес 1,1 т/л3; удельный вес
3 Т/лг3; удельная поверхность 3097 с.м2/г; тонкость
помола, т. е. остаток по весу на сите, имеющем
900 отверстий на 1 смг, 1,34%, а имеющем 5100
отверстий —10,22%, а проходит через это сито
88,44%; срок схватывания 2 ч 15 мин — 3 ч
55 мин), облучался в экспериментальном канале
реактора БР-5 [18]. Условия облучения близки к
изложенным в табл. 2.5. Максимальный инте-
гральный поток нейтронов на образцы — 2 • 1021
нейтрон/см2. Исследуемые образцы, помимо об-
лучаемых, включали контрольные холодную и
горячую партии.
Анализ полученных результатов показывает,
что после облучения- интегральными потоками
нейтронов до 2-Ю2' нейтрон/см2 образцы цемент-
ного камня не имели визуально регистрируемых
изменений. Усадка цементного камня (рис. 2. 3)
после облучения (до 3%) превысила усадку горя-
чих контрольных образцов (до 2%). Это указыва-
ет на наличие отрицательных радиационных де-
формаций цементного камня после облучения.
В пределах точности измерений не зарегистриро-
вано изменение веса, объемного веса, температур-
ных линейных деформаций, теплопроводности,
прочности и деформативности облученных (до
2-1021 нейтрон/см2) образцов цементного камня
по сравнению с горячими контрольными образ-
цами.
Наличие отрицательных радиационных де-
формаций цементного камня в сочетании с дан-
ными о положительных радиационных деформа-
циях заполнителей должно благоприятно ска-
заться на радиационной стойкости бетонов и
растворов. Поэтому целесообразно проведение
специальных исследований этого явления с уче-
том кристаллографических особенностей цемент-
ного камня и его минералогического состава. По-
лученные данные указывают на перспективность
использования портландцемента как вяжущего
в бетонах при интегральных потоках нейтронов,
превышающих величины, полученные в экспери-
менте.
Растворы (вяжущее и мелкий заполнитель) и
бетоны (вяжущее, мелкий и крупный заполни-
тель) на портландцементе и жидком стекле с за-
полнителями из десяти различных материалов
(табл. 2.10) и нескольких технологических соста-
вов (табл. 2.11) облучались в экспериментальных
каналах реактора БР-5 и АМ [19—25]. Помимо
облучаемой партии из образцов-близнецов комп-
лектовались контрольные горячая и холодная
партии. Размеры образцов, ограниченные габа-
ритами экспериментальных каналов, имели фор-
му цилиндров высотой и диаметром от 15 до
40 мм. Условия облучения приведены в табл. 2.12,
а энергетический спектр нейтронов — в табл. 2.4.
Исследование влияния облучения интеграль-
ными потоками нейтронов до 2-1021 нейтрон/см2
Гранулометрический состав заполнителей и тонкомолотых добавок
Прошло через сито, вес. % ,чи/птш dtnuv pots I °. । । ।3-1 । । ’Л I ео оо оо О Оз о о
агнг Ц‘о 1 1 1 1 1 1 3 12‘ 5,5
Полные остатки на ситах, вес. %, с размерами отверстий, мм ,и_>/риилз а»>шо ooig 1 °- 1 I 1 ”• 1 1 1 1 СО — СП О
gtvj/птиэ ‘1199Ш0 (Юб 0,4 0,4 0,0 0.8
о 0,0 О О СЧ S I S I ° 1« 1 о 1 О «0 1 94,5
0.315 СО О О СЧ — 8 3 ' оо" ' Й ' S 1 76,5
з О 111111 «• । 2 115 тг »С <Л
1.23 00 сч 1 1 1 1 1 1 £ 1 $ 1 1 29,5
•О СЧ 1 1 1 1 1 1 1 1 3* 1 13,7
о *о 1 1 1 | 1 1 1 д'! 1 1 1 в*
J !,>>> •Ц-юихЛотои ненчс-эвд О СО СО о_ Ь- ЧГ 00* О со I о'о’ь-' 1 000 СЧ — CM 1 СП 30 ”У 1 сою -й- 8 ч i 42.0
•(роншчэен) »а упкиачро -ЮОСЧЗ'фСОСОГ^Ь-Г-Ь- О чуСЧсООиООСОСЧСОСОСЧ о" О* —* —— о сч сч сч’ —* сч
Материал Шамот » Песчаник > Серпентин » Хромит » » > > »
U/U — СЧСО^ШФЬ-ОООО—«сч
X, п/11 Материал Объемные вес (насыпной). Г/см* Удельная поверхность, см’/Г Полные остатки на ситах, вес. %, с размерами отверстий. х« Прошло через сто. вес. %
5.0 2.5 1.25 о.вз 0.315 0,14 г1Г9/|ПГШ.К/3₽Ш0 (106 1 1 ь У 5 о I 5100 отвер- стий/см*
13 Песок окский 1,58 79,6 — — 7,5 27,0 72,0 97,0 — — 3.0 —
14 То же 1.52 98,8 — — — — 68,0 100 — — — —
15 Борат кальция 1,23 38.4 — 14,5 37,0 54.5 65,4 76,6 — — 23.4 —
16 Гематит 2,20 30.1 — 30,6 58,7 80.2 91,3 100 — — — —
17 Гранит 1.20 33.4 — 28.5 57,8 82.0 92,3 96,1 — — 3.9 —
18 Кварц 1,72 6,4 39,8 51,3 59,3 69,3 78,8 100,0 — — — —
19 » 1,28 10,0 — — — 42,2 80,0 100,0 — — — —
20 » 1.23 3740 — — — — — — — 5,50 100 94,5
21 Гематит 1,53 7101 — — — — — — 1,90 2,04 — 96,06
Таблица 2.11
Технологические составы растворов и бетонов
1 № п/п Материал Расход материалов, яг/м* Всего
вяжущее МПКрОИч! полиитель добавка года песок щебень
1 Раствор на песчанике Цемент 495 — — 547 458(14) 817(3) 2247
2 Бетон на песчанике 374 — 187 637(13) 1112(4) 2310
3 Раствор на серпентините 330 330(6)* — 330 1030(5) — 2020
4 Раствор на шамоте с бором Раствор на шамоте без бора Раствор на хромите 278 278(2) 115(15) 347 304(1) 608(3) 1930
5 247 247(2) — 352 422(1) 632(3) 1900
6 300 600(10) 3 л 80%-ной ортофосфорной кислоты 200 2100(7) — 3200
7 Растнор на хромите Жидкое стекло 570 2072(10) 58 (кремнефто- ристый натрий) — — — 2700
8 Растгор на хромите Цемент чЯЛ 580(11) — 3-10 1150(12) — 2650
9 Бетой на хромите 300 600(11) 3,5 л ортофос- форной кислоты 280 900(9) 1100(8) 3180
п/u sy Материал Расход материалов, кг/м* Всего
вяжущее микрона- полнктсль добавка вода песок щебень
10 Раствор на гематите 298 298(21) — 300 2134(16) — 3030
11 Раствор на граните 500 — — 270 1600(17) — 2370
12 Раствор на кварце 1210 243(20) — 463 — — 1916
13 То же 470 940(20) — 450 — — 1860
14 » » 246 1231(20) — 453 — — 1930
15 » > 1294 — — 465 258(19) — 2017
16 » » 574 — — 338 1150(19) — 2062
17 » » 255 — — 370 1280(19) — 1905
18 Бетин на кварце 610 — — 295 597(18) 630(18) 2132
19 То же 340 — — 265 827(18) 868(18) 2300
20 » » 1490 — — 446 145(18) 153(18) 2234
♦ It скобках указан иомер но табл. а.Г>. мрмстеридующиЛ : р шулометрню я»кгг>иа:1олнн1еля. песка и щебни.
Таблица 2.12
Условия облучения образцов растворов и бетонов
Материал Место облучения Иитегралы|ый по- ток. 10“ йен- тгюл.си* Поглощенная до- за, IO1* рад Максимальный но- ток. 1 ней трок?(см* см) Средняя энергия нейтронов. Мяв Максимальное теп.ювыделенне. вт/глг* Максимальная температура при облучении, С
Хромитовый раствор на портланд- цементе Активная зона БР-5 24.0 70,0 400 0,74 3,50 500
Хромистый раствср на жидком стекле То же 20,0 58,0 330 0,74 2,30 500
Обычный раствор БР-5. М-1 20,0 85,0 90 0.27 0,80 300
Шамотный раствор То же 18.0 82,0 87 0,26 0.65 300
То же. с борем » » 15,7 70.0 75 0.25 0.58 300
Серпентнновый раствор » в 15.0 68.0 70 0,25 0,60 300
Обычный бетон БР-5. ОК-50 3,15 14.5 20 0,21 0,22 180
Шамотный раствор То же 2.6 11,5 16,2 0,18 0,13 180
Хромитовый раствор на портланд- цементе (необожженный) БР-5, М-1 6,5 28,0 82 0,25 0,98 300
То же. обожженный Гематитовый раствор То же 7,1 29,5 92 0,26 1,02 300
> » 6.1 24,0 77 0,25 1.00 300
Раствор на граните БР-5, ОК-50 2.8 10,3 20 0,20 0,19 180
Хромитоюый бетон То же 2.8 12.0 20 0,20 0.34 180
Кварцевый бетон АМ. 07-06 6.6 24,6 84 0,18 0.72 70
на растворы (бетоны) с заполнителями из кварца,
гранита, песчаника, серпентина, шамота, гемати-
та н хромита показало, что все они изменяют свои
свойства, за исключением раствора на хромите.
Радиационные деформации. В результате об-
лучения все растворы и бетоны, за исключением
хромитовых (рнс. 2.4), увеличили свои линейные
размеры. Сопоставление объемных радиационных
деформаций заполнителей и выполненных на них
растворов (бетонов) после облучения равными
интегральными потоками нейтронов (табл. 2.13)
показывает, что величина радиационных дефор-
маций составов находится в сложной зависимос-
ти от вида заполнителя, его количества и крупно-
сти. При близком содержании одинакового запол-
нителя составы 14 (на тонкомолотом кварце),
17 (на песке) и 18 (на песке и щебне) имеют объ-
емные радиационные деформации 13, 19 и 17%
соответственно (см. табл. 2.13). Следовательно,
нс весь заполнитель, а лишь его крупная фракция
обусловливает радиационные деформации рас-
творов (бетонов), в которые он заложен. Зерна
крупных фракций заполнителя находятся в не-
посредственном контакте, поэтому их радиацион-
ные деформации оказывают определяющее влия-
ние на деформации составов. Зерна заполнителя
мелких фракции и основная часть цементного
камня располагаются в пустотах между зернами
крупного заполнителя и активного влияния на
деформации составов не оказывают. Поэтому
объемные радиационные деформации растворов
и бетонов зависят в первую очередь от радиаци-
онной деформативности заполнителя и относи-
тельного объемного содержания его крупных
фракций (см. табл. 2.10 и 2.13). Влияние количе-
ства заполнителя на радиационные деформа-
ции растворов и бетонов характеризуется дан-
и АМ (О). Номера составов — по табл. 2.11.
СП
04
X
ю
со
Н
Радиационные деформации заполнителей, растворов и бетонов
ними, полученными по составам 12—14 и 18—
20 (см. табл. 2.13).
По аналогии с работой [26] оценка линейных
радиационных деформаций Dp растворов и бето-
нов может производиться по формуле
л _ д Омаке (ехр(6 ?)— 1) 2\
v~ + У >
где Рмакл — максимальная радиационная дефор-
мация раствора (бетона) данного состава;
Ф — интегральный поток нейтронов на раствор
(бетон); а и b — коэффициенты, зависящие от
радиационной деформативности заполнителя и
энергетического спектра потока нейтронов.
Графики, показывающие зависимость радиационных
деформаций (£>Р) растворов (бетонов) от интеграль-
ного потока нейтронов (<р), приведенные на рис. 2.4
(см. табл. 2.11), получены при следующих значениях:
Омкке-6%. *-3,33-10-» смЧнейтрон, а=1 (для составов
2. 17 и 19); Оякис—5,5% (для составов 1 и 18); Ояакг =
=4,6%, а=0,02 (для составов 4 и 14); Ри»иг—3%. Ь =
=3-10-’° см^нейтрон (для составов 11 и 13); £>яакс=2,5%.
6—3.33-10-» сма]нейтрон, о=1 (для состава 15);
Диаке=2% (для состава 20); Ояане —1,3%, *=
— 3-10~30 смЧнейтрон (для составов 3 и 10). Отношение
объемных радиационных деформаций к линейным близко
к трем при интегральных потоках (4—5) • 10*° нeйrpoн|cм,.
Прочность и деформативиость * растворов
(бетонов) после облучения изменяются (рис.
2.5—2.7). В результате облучения кристаллы
минералов, слагающих горные породы, применяе-
мые в качестве заполнителей, имеют положитель-
ные радиационные деформации, которые служат
причиной расширения растворов и бетонов. Изме-
нение прочностных и деформативных свойств
* Изменение деформативных свойств растворов оце-
нивалось по изменению тангенса угла наклона кривой сжа-
тия (tga) при нагрузке 02 или 0,5 разрушающей
Радиационная линейная деформация, */.
Рис. 2.5. Зависимость прочности облученных образцов
растворов и бетонов от интегрального потока нейтронов
(а) и радиационных деформаций (б), (Номера экспери-
ментальных точек соответствуют составам по табл. 2.11).
0 12 3 4 5 6 7
РаОиаиионная /инейная
деформмия, %
Рис. 2.6. Зависимость де-
формативное™ растворов
и бетонов от дозы облу-
чения (а) и радиацион-
ных деформаций (б).
(Номера эксперимен-
тальных точек соответ-
ствуют составам по
табл. 2.11)
растворов, происходящее в результате их облу-
чения (табл. 2.14), является следствием собствен-
ных радиационных деформаций, ведущих к
структурным изменениям материала. Для неко-
торых растворов с близкими технологическими
параметрами и составляющими между радиацион-
ными деформациями и прочностью имеется обрат-
ная зависимость (см. табл. 2.14, пп. 1, 2, 3, 4, 5,
18, 19). Поскольку радиационные деформации
Рис. 2.7. Зависимость прочности растворов и бетонов ст
разности радиационной деформации заполнителя и состава
(Номера точек соответствуют составам по табл. 2.11.)
растворов зависят от интегрального потока ней-
тронов, естественно, что от этого также зависит
изменение прочности и деформативности.
Важный фактор, влияющий на изменение
прочности и деформативности, — гранулометрия
заполнителя. Это наглядно иллюстрируется дан-
ными, полученными после испытаний растворов
на кварце. В результате облучения в одних и тех
Влияние облучения на прочность н деформативность
растворов и бетонов
Номера составов но табл. 3.11 Воздействия проч- ность на сжа- тое. кГ/см* 1g 9 прм нагрузке от разрушающе»!
потока. 1о« мй- трох/схг темпера , С
0.2 0.5
1 20 115 1,22
3—4 100-150 20 0,42 —
9—10 200 - 250 5 0,20 —
— 300 105 0,98 —
2 __ 20 125 0,50 —
0,4-0,6 100 125 0,50 —
1,2-1.4 150 100 0,32 —
3-4 180 45 0.19 —•
— 220 90 0,41 —
3 20 90 1,00
1,3-1,9 100-150 95 1,03 —
5-6 200-250 70 0,69 —
13—17 250—300 40 0.40 —
— 300 НО 1,03 —
5 20 87 0,57 ——
0,6-0.8 100—130 80 0.50 —
1.2-1,5 130-150 60 0,38 —
2—3 180 30 0,20 —
6-8 200—250 5 0,10 ——
— 220 75 0,44 —
6 20 120 0,82
16—24 550-650 48 0,66 —
— 550 79 0,68 —
Номера составов по табл. 3.11 Воздействия Проч пость на сжатие. кГ/см* 1д Л при нагрузке от разрушающей
потока, 1U” ней- трек/см* тестера» ТУР*. сС
0.2 0.5
7 20 241 0.87 —
13-20 550-650 81 0,59 —
— 550 128 0,76 ——
8 — 20 345 1,64 2,93
1.4—1,8 150 380 2,45 2,98
5,3—5.6 250 360 2,63 2,80
— 400 310 1,53 2,46
— 20 180 1.Ю 1,86
1,8—1.9 150—200 150»» 1,34 1,83
6—7 250-300 150“ 1,35 2,12
— 400 150-1 1,21 1,43
10 20 147 1,38 1,58
0,8—1,0 100—150 118 1,67 1,63
2,3-3,0 180—220 97 1,09 1,73
5-6 250—300 90 2,75 2,75
— 400 97 0,99 1.14
11 — 20 270 1,08 1.14
о,8-1,1 100 327 1,04 1,28
2,2—2,8 180 283 0,71 0,95
— 400 263 0.65 0,93
12 1.5-2,0 50-100 537*» 0,97 1,30
536»» 0,94 1.20
13 3,1-4,6 50-100 222*» 0,62 0,99
252»» 0,95 1.47
14 5.3—6,0 50-100 84*» 0,60 0,65
87 1,16 1,57
•I До загрузки образцы всех партий были выдержаны при темпера-
туре 8WC.
•' Прочность контрольных холодных образцов,
•• Прочность облученных образцов.
Номера гостам» по табл. 3.11 Воздействия Проч- ность на сжа- тие кГ1с*' 1g а при нагрузке от разрушающей
потока. 10“ ней- трон/см' темпера- туры. СС
0,2 0,5
15 0,7—1,0 50—100 490 1.14 1,04
555 0,85 1,20
16 1,0-1,5 50—100 350 0,89 1,17
248 0,74 0,76
17 6,0-6,5 50—100 81 1,47 1.71
54 0,94 1,05
18 2,0—3,1 50—100 416 1,02 1,23
121 1,03 1,38
19 4,6-5,3 50-100 243 0,62 1,00
S 0,97 1.32
20 0.2—0.3 50—100 585 1,18 1,38
• 520 1,15 1.29
же условиях растворы с одинаковым содержани-
ем кварца, но разной гранулометрией заполни-
теля по-разному изменили свои прочностные и
деформативные свойства (см. табл. 2.13).
Предполагается, что степень изменения проч-
ности от радиационной деформативности соста-
вов после облучения зависит от технологических
факторов и реологических свойств растворов (бе-
тонов). Оценку изменения прочности близких по
составу растворов (бетонов) в зависимости от
интегрального потока нейтронов или линейных
радиационных деформаций можно производить
по формулам:
Р = — а!йФ& + с; (2.3)
Р — — aD 4- с;
a(d — D)
(2.4)
(2.5)
где Р— отношение прочности материала после
облучения к начальной, %; Ф — интегральный
поток нейтронов, действующий на материал,
прочность которого определяется, нейтронам1-,
D — число, равное линейным радиационным де-
формациям этого материала, %; а (%); b— ко-
эффициент, смг!нейтрон; с—коэффициент, %;
d и е — коэффициенты.
Кривые на рис. 2.5 получены в интервале Ф=5.10,в4-
4-510” нейтронам'* и 0—0,54-6,5% по формуле (2.3) при
различных значениях коэффициентов: /—а=68%, Ь —
= 10-» смЧнейтрон. с—70.5%; II— а—46%, с—89%;
Ill — а=60,8%, с=117%; IV — по формуле (2.4) при а —
= 13%, с-106,5%; V — по формуле (2.5) при о = 15%, rf —
=7 и е=0,5.
Изменение деформативности Е (%) некото-
рых растворов (бетонов) после облучения ана-
логично прочности можно рассматривать в зави-
симости от интегрального потока нейтронов Ф
(нейтрон!см2) или собственных радиационных
деформаций D (%) по формулам:
Е = — a 1g Ф b 4- с (2.6)
и
Е «И-»)
(2.7)
Кривые на рис. 2.6 получены по формуле (2 6) при раз-
личных значениях коэффициентов: /—при о = 70%. д —
= 10 30 <м}1нсйтрон, с=80%; //—при о=60%, с=110% и
по формуле (2.7); III — при а—79%, d=2,5 и с=2, е=0;
IV— при а=15%, d—7, с=0,5; V—при а=17%, d—9,
с—1,9; VI — при а=12,8%, d=15, с-2,7, е=4.
Приведенные данные показывают, что при
равных радиационных деформациях растворы
(бетоны) на разных заполнителях не одинаково
меняют после облучения прочность и деформатив-
ность. Некоторые из них (составы 11 — 15) при
линейных радиационных деформациях порядка
3—4% сохраняют прочность полностью (см. рис.
2.4, 2.7).
Расширение заполнителя приводит к структур-
ным изменениям раствора (бетона). При малом
количестве заполнителя или его низкой радиаци-
онной деформативности расширение заполнителя
может привести к уплотнению цементного камня
и к некоторому увеличению прочности состава.
В композициях с большим количеством радиаци-
онно-деформативного заполнителя его расшире-
ние влечет за собой расширение состава: зерна
заполнителя крупных фракций передают дефор-
мации друг другу, мелким фракциям и цементному
камню. При этом естественно ожидать, что степень
и качество структурных изменений в растворах
(бетонах) будут зависеть от соизмеримости ра-
диационных деформаций заполнителя и данной
смеси.
Наиболее неприятные для прочности структур-
ные изменения (трешинообразование) имеют
место в тех составах, радиационные деформации
которых близки к радиационным деформациям
заполнителя или превысили их (см. табл. 2.13 пп.
2, 3, 10, 16—19, рис. 2.7). Влияние разности р.
объемных радиационных деформаций заполните-
ля ДУ3 (%) и раствора (бетона) ЛУР<*) (%) на
прочность состава после облучения Р (%) пока-
зано на рис. 2.7. Графики I и II получены по
формулам:
Р = а р8 & р -|- с; (2.8)
Р = а р -f- с; (2-9)
I1 Д V з Д (2.Ю)
в интервале: —5<g<17 (I) при а= —0,36; Ь =
= 7,10; с=80 и —2<ц< 13 (II) при а = 5,0 и с = 30.
Наряду с радиационными деформациями важ-
ным фактором, влияющим на изменение прочно-
сти и деформативности растворов (бетонов) пос-
ле облучения, является степень анизотропии уси-
лий, передаваемых на цементный скелет запол-
нителем. При одних и тех же радиационных де-
формациях состава, но большей анизотропии
радиационных деформации заполнителя и, сле-
довательно, концентраций напряжений в цемент-
ном скелете, снижение прочности и деформатив-
ности раствора (бетона) должно быть больше.
Поэтому предпочтительно применение заполните-
лей с небольшой радиационной деформативно-
стью и мелкой фракции.
Теплофизические свойства растворов и бето-
нов (температурное линейное расширение и теп-
лопроводность) в результате облучения изменя-
ются по тем же причинам, что и у горных пород.
Главные из них — аморфизация кристаллической
фазы смеси и увеличение пористости (трещино-
образование). Оба фактора должны приводить
к уменьшению КТЛР и теплопроводности, что
подтверждено экспериментальными исследования-
ми (см. рис. 2.1 и 2.2). Поскольку температура
облучения влияет на накопление радиационных
дефектов, данные об изменении КТЛР и тепло-
проводностп справедливы для конкретных уело
вин облучения. Изменение теплофпзическн?
свойств бетонов после облучения следует учнты
вать при расчете температурных полей и темпе
ратурных напряжений в бетонных защитных кон
струкциях [18—25].
Выводы. Облучение интегральными потокам!
нейтронов в рассматриваемом интервал!
(3-1О,94-3-1021 нейтрон!смг) приводит к накопле
нию радиационных дефектов в растворах и бето
нах, которые служат причиной изменения их ме
ханических и теплофизических свойств.
1. Цементный камень является радиационно
стойким материалом, имеющим отрицательны!
радиационные деформации.
2. Радиационные деформации растворов (бе
тонов) зависят от радиационной дсформативно
сти заполнителя, его гранулометрии, количества
а также интегрального потока нейтронов.
3. Прочность и деформативность растворе!
(бетонов) после облучения зависят от собствен
ных радиационных деформаций, количества, гра
нулометрии и текстуры заполнителя.
4. В результате облучения температурная де
формативность и теплопроводность растворов i
бетонов снижаются.
5. С ростом интегрального потока нейтроно!
значение КТЛР уменьшается и, следовательно
снижаются температурные напряжения, парал
лельно с этим растут радиационные деформаци!
материала и, следовательно, зависящие от ни:
напряжения.
6. Уменьшение теплопроводности раствора i
бетона при облучении приведет к увеличении
температуры в защите со стороны источник:
радиации, что может увеличить отжиг радиаци
онных дефектов.
1.4. ГМ«ИТ
Влияние облучения на природный и искусст-
венный графит изучено в большей степени [2,27],
чем на многие другие материалы. Степень радиа-
ционных нарушений в значительной мере зависит
от исходных материалов *, технологии их изготов-
ления, интегрального потока облучения и сопут-
ствующей ему температуры (28].
Атомы углерода в ковалентных кристаллах
графита располагаются слоями, каждый из кото-
рых сложен гексагональными элементарными
ячейками. Расстояние по оси с (между слоями)
значительно больше (3,40 А), чем расстояние по
оси а (между атомами в слое— 1,42 А), что опре-
деляет слабость связи между слоями. В синтети-
ческом графите направление оси с параллельно
направлению формирующего давления (выдавли-
вания), приложенного к материалу, направление
оси а — перпендикулярно ему.
Радиационные деформации графита, происхо-
дящие вследствие искажения решетки, являются
наиболее важным результатом облучения. При
температуре облучения ниже 300° С в графите
происходит расширение в направлении оси с и
сжатие в направлении оси а (рис. 2.8). С ростом
температуры расширение по оси с уменьшается,
а при температурах выше 300° С [29] облучение
сопровождается уменьшением параметров по обе-
им осям. Условия облучения и прежде всего плот-
ность потока, энергетический спектр нейтронов и
температура в значительной степени влияют на
радиационные дреформации. В табл. 2.15 приве-
дены 129] величины радиационных деформаций
• Ниже приводятся данные о влиянии облучения на
синтетический реакторный графит.
Линейная деформация, 7.
Рис. 2.8. Линейная радиационная деформация по
осям а (а) и с (б) графита, облученного в реак-
торе. D1DO при разных температурах.
Таблица 2.15
Изменение линейных размеров н теплопроводности
графита после облучения в разных условиях
№ п/п Интегральный поток. I020 нейтрон! см*. "С Линейная деформа- ция. % Теплопроводность. %
DIDO DFR DIDO DFR
1 34,3*1 -1.42*» -2.17*1 13,5 32,5
340 —0.6Р’ -0,23*3 26.4
2 36,6 —1,54 —2,87 14.2 37,7
340 -0,64 +0.07 32,4
3 40,5 —1,54 —1,51 7.5 10,0
570 -0,76 -0,70 8,7
4 42,3 -1.90 -2.50 13,0 20.6
360 -0,70 -0,80 17,9
5 43.2 —1,70 —1,83 7,9 10,7
550 —0,84 -0,96 8.9
6 45,2 -2,05 -2.22 13,3 20.4
380 -0.76 -0,73 17.1
7 45,9 —1.85 —2.04 8.4 12,6
530 —0.89 —0.96 9.9
8 48,3 —2,50 —2,20 8,9 16,5
400 -1.09 —0,66 15,5
9 49,1 —1.94 —2.09 9.0 13,1
500 -0,98 —0,91 11.1
10 49,3 —2.63 -2.20 10,6 16.2
430 -1.15 —0,80 15.0
II 49.9 -2.56 -2,18 9,8 13.7
470 -1,16 —0.88 11.4
•1 В числителе — поток нейтронов, в знаменателе — температура
графита.
•• По оси а.
*• По осн с.
О
CN
Свойства графитов различных марок
Примечая и е. В числителе указаны свойства в параллельном плоскости бааиса направлении, в знаменателе
а перпендикулярном. Коэффициент термического расширения определялся при температуре 21>—12Э °C.
графита, облученного в реакторе DIDO на теп-
ловых нейтронах и в реакторе DFR на быстрых
нейтронах. При сопоставимых интегральных по-
токах и температурах облучения изменение ли-
Рис. 2.9. Зависимость изменения объема образ-
цов различных типов графитов от интегрально-
го потока нейтронов и температуры облуче-
ния. (Номера—по табл. 2.16: —-— —700° С;
--------------------5004-550=0)
нейных размеров графита после облучения в раз-
ных реакторах в некоторых случаях имеет значи-
тельное различие. Влияние исходных параметров
(табл. 2.16) различных типов графитов на ихде-
формативность после облучения также велико 128].
На рис. 2.9 показано изменение объема различ-
ных типов графитов после облучения в зависимо-
сти от величины интегрального потока нейтронов.
Прочность и деформатнвность графита после
облучения увеличиваются. После облучения при
ЗО’С интегральным потоком34-4-нейтрон]см1
Рис. 2.10. Снижение теплопроводности гра-
фита после облучения при разных темпе-
ратурах.
прочность графита при сжатии и растяжении уве-
личивается в 2 раза, модуль упругости — в 2,5 ра-
за, твердость — в 4 раза [30]- При этих величинах
интегральных потоков нейтронов вследствие от-
рицательных радиационных деформаций, очевид-
но, происходит уплотнение структуры графита,
которое может служить причиной повышения
прочности. При положительных радиационных
деформациях графита (см. рис. 2.9) происходит
разрыхление его структуры — образование пор и
микротрещин, и, как следствие, снижение проч-
ности.
Теплопроводность графита после облучения
уменьшается (см. табл. 2.15 и рис. 2.10), а темпе-
ратурная деформатнвность увеличивается (рис.
2.11) [29,31].
Рис. 2.11. Зависимость коэффициента
теплового расширения графита по осям
с и а от температуры облучения.
I.J. СТЕКЛО
Охлажденные из расплавленного состояния
неорганические материалы, имеющие высокую
вязкость при нормальных температурах, а следо-
вательно, необходимую для конструкционных
материалов твердость (прочность), по структур-
ным признакам относятся к аморфным (стекло-
ватым) материалам. Наиболее изучено влияние
облучения на оптические свойства стекол [32].
Значительно меньше данных имеется о влиянии
облучения на физико-технические и теплофизи-
ческие свойства стекол.
Облучение обычных листовых и силикатных
стекол и плавленой двуокиси кремния интеграль-
ным потоком нейтронов до 2-1020 нейтрон/см2
приводит к увеличению плотности до 3% (рис.
2.12) и соответствующим отрицательным линей-
ным деформациям [33—36]. Прочность, модуль
Рис. 2.12. Изменение плотности кварцевого стекла
посте облучения.
упругости, теплопроводность, температурная де-
формативиость меняются незначительно. Введе-
ние борсодержащих добавок в стекла снижает
их радиационную стойкость [35].
Поскольку керамические материалы, графит и
стекла часто применяют в виде изоляционных ма-
териалов, значительный интерес представляет
информация об изменении их диэлектрических
свойств после облучения. Систематизированные
исследования поданному вопросу не проводились,
однако имеющаяся информация об изменении
диэлектрических свойств отдельных материалов
после облучения и сопоставление ее с изменением
физико-технических и теплофнзических свойств
этих материалов показывают, что при соизмери-
мых дозах облучения изменение диэлектрических
свойств материалов происходит в меньшей сте-
пени. При этом надо иметь в виду, что многие ма-
териалы значительно меняют диэлектрические
свойства, находясь в радиационных полях, пол-
ностью восстанавливая их в нормальных усло-
виях.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Динс, Виньярд. Радиационные эффекты в твердых те-
лах. Перев. е англ. М., Изд-во иностр, лит., I960.
2. Влияние облучения на материалы и элементы электрон-
ных схем. Под ред. Д. Кирхсра и Р. Боумана. Перев.
с англ. Под ред. В. Н. Быкова и С. П. Соловьева. М.,
Атомнздат, 1967.
3. В кн.: Материалы Международной конференции по
мирному использованию атомной энергии. Женева,
1955. Т. 7. М., Госхимиздат, 1958.
4. В кн.: Труды Второй международной конференции по
мирному использованию атомной энергии. Женева,
19Й. Избранные доклады иностранных ученых. Т. 6.
Доклады советских ученых. Т. 3. М., Атомнздат, 1959.
5. Действие ядерных излучений на материалы. Труды со-
вещания в Москве, XII 1960 г. М., Изд-во АН СССР,
1962.
6. Дубровский В. Б. и др. «Бетон н железобетон», 1970,
№ 3. с. 25.
7. Дубровский В. Б. и др. «Атомнзя энергия», 1970, 28,
с. 258.
8. Дубровский В. Б. и др. «Атомная энергия», 1968, 25,
с. 515.
9. Дубровский В. Б. и др. В сб.: Энергетическое строитель-
ство. М., «Энергия», 1970, № 9, с. 65.
10. Миснар А. Теплопроводность твердых тел, жидкостей,
газов и их композиций. Перев. с англ. М., «Мир», 1968.
11. Горчаков Г. И. и др. Коэффициенты температурного
расширения и температурные деформации строительных
материалов. М., Стандартно. 1968.
12. Комаровский А. Н. Строительство ядерных установок.
Изд. 2-е, М., Атомнздат, 1970.
13. Clark R J. HW-56195. 1958.
14. Прайс Б. и др. Защита от ядерных излучений. Перев.
с англ. М., Изд-во иностр, лит., 1959.
15. Ellench М. F. е. a. Seminaire del'american concrete insti-
tute. Berlin, 5—9 Octobrc, 1970.
16. Crispino E. e. а. Доклад P/613 на IV Женевской конфе-
ренции 1971 г.
17. Rappeneau J. e. a. 1966, BJST 110. Dec., p. 18.
18. Дубровский В. Б. и др. «Бетон и железобетон», 1969,
№ 5, с. 33.
19. Воробьев А. Н. и др. «Бетон и железобетон», 1966, № 2,
с. 11.
20. Дубровский В. Б. и др. «Атомная энергия», 1966, 21,
с. 108.
21. Дубровский В. Б. и др. «Атомная энергия», 1967, 23,
с. 310.
22. Дубровский В. Б. и др. «Бетон и железобетон», 1968
.Vs 1. с. 29.
23. Дубровский В. Б. н др. «Атомная энергия», 1970, 28
с. 258.
24. Дубровский В. Б. и др. В сб.: Вопросы физики защнть
реакторов. Вып. 3, М., Атомнздат, 1969, с. 188.
25. Дубровский В. Б. и др. «Атомная энергия», 1968, 25
с. 515.
26. Зубов В. Г., Иванов А. Т. «Кристаллография», 1966, 11
вып. 3, с. 422.
27. Конобеевский С. Т. Действие облучения на материалы
М., Атомнздат, 1967.
28. Виргильсв Ю. С., Калягина И. П. «Атомная энергия!
1971 31 с 497
29. Marton W. N. TRG Report 1117 (с).
30. Вудс Д. и др. В кн.: Материалы Международной кон
ференции по мирному использованию атомной энергш
Женева, 1955. Т. 7. М., Госхимнздат, 1958, с. 554.
31. Симмонс Д. и др. В кн.: Доклады Третьей междунарол
нон конференции по мирному использованию атомио
энергии. (Женева, сентябрь 1964). Доклад Р-163, СШ.-'
М., Атомнздат, 1967.
32. Бюргановская Г. В. В кн.: Действие излучений на нео[
гапические стекла. М., Атомиздаг, 1963.
33. Bopp С. D., Towns R. L. 1958, ORN’L-2188, 31.
34. Gilbreath J. R. Simpson О. C. 1953, ANL-4888.
35. ORNI.-1852, 1955.
36. Primak W. Phys. Rev.. 1958, 110, 1240.
37. Ларионов А. К., Ананьев В. П. Основы минералоги
петрографии и геологии. М., «Высшая школа», 19С
ГЛАВА 3
ПОЛИМЕРЫ
1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Полимерные материалы составляют обшир-
ный класс органических материалов, получивших
широкое распространение в ядерной технике.
Благодаря высоким конструкционным и диэлек-
трическим свойствам, полимеры можно встретить
в различных устройствах, оборудовании и обслу-
живающих системах реакторов, ускорителей, го-
рячих камер, изотопных облучательских устано-
вок, работающих в условиях воздействия ионизи-
рующей радиации. Изменения свойств полимеров
наступают при значительно меньших радиацион-
ных нагрузках, чем у металлов и керамических
материалов [1—4].
Полимеры могут быть природного происхож
дения или синтезированы из мономеров. В зави-
симости от свойств и условий синтеза полимеры
делят на жесткие (пластики) и эластичные (эла-
стомеры) [5]. К последним относятся натуральные
и синтетические каучуки, служащие основой для
приготовления резин. Различие в свойствах пла-
стиков и эластомеров предопределяет области их
применения, поэтому далее они рассматриваются
отдельно.
Иногда полимеры и пластмассы на их основе
мало отличаются друг от друга по составу, в
большинстве же случаев пластмассы являются
сложными композициями, содержащими не толь-
ко полимер, но и наполнитель, краситель, пласти-
фикатор и другие составляющие. В этом случае
свойства пластмасс существенно зависят от всех
компонент. Учитывая многообразие возможных
составов пластмасс на основе одних и тех же
полимеров, преимущественно рассматривается
радиационная стойкость пластмасс, состоящих из
одного полимера.
Изменение свойств материалов в результате
облучения рассматривается преимущественно на
примере прочностных и диэлектрических характе-
ристик.
Классификация полимеров. Полимерами на-
зывают химические соединения, молекулы кото-
рых состоят из многократно повторяющихся
структурных единиц — мономерных звеньев
В состав молекул входит не менее 1000—1500 ато
мов, а их молекулярный вес равен десяткам ты
сяч и даже миллионам.
По способу получения все полимеры разделя
ют на два класса: полимеризационные и поли
конденсационные [6]. При полимеризации не про
исходит выделения каких-либо побочных продук
тов, и образующийся полимер имеет такой ж<
химический состав, что и мономер. Поликонденса
ция сопровождается выделением побочных про
дуктов (воды, аммиака и т. д.), поэтому химиче
ский состав мономера и полимера различен. Есл,
в реакции полимеризации участвуют два или не
сколько мономеров, то имеет место сополимери
зация.
В зависимости от формы и строения молеку.
полимеры разделяются на три основные группь
линейные, разветвленные и сетчатые [7]. Молеку
лы линейных полимеров представляют собо
длинные нити складчатой конфигурации. Полимс
ры называют разветвленными, если основна
цепь имеет боковые ответвления. Сетчатые или
трехмерные полимеры имеют цепи, образующие
пространственную сетку-
По химическому составу основной цепи поли-
меры разделяются на два класса: гомоцепные
полимеры, цепь которых построена из одинаковых
атомов, и гетероцепные, основная цепь которых
состоит из различных атомов [6]. По химическому
строению полимеры подразделяют па органиче-
ские, содержащие в своем составе углерод, водо-
род, кислород, серу, галогены; элементоорганиче-
ские, содержащие кроме перечисленных элемен-
тов неорганические элементы и неорганические
полимеры, состоящие только из неорганических
элементов.
Молекулы могут быть регулярными и нерегу-
лярными. Полимер построен регулярно, если соб-
людается совершенный дальний порядок располо-
жения звеньев по цепи. Стереорсгулярными на-
зываются полимеры, у которых все звенья и все
заместители расположены в пространстве в опре-
деленном порядке [8].
Различают термопластичные и термореактив-
ные полимеры. Термопластичные полимеры при
нагревании и охлаждении сохраняют способность
плавиться и вновь затвердевать. Термореактив-
ные полимеры после нагрева необратимо перехо-
дят в неплавкое состояние. Линейные и развет-
вленные полимеры, как правило, термопластич-
ные, сетчатые — термореактивные [5].
По электрическим свойствам полимеры под-
разделяются на диэлектрики, полупроводники и
электропроводящие материалы [9].
Влияние облучения на свойства полимеров.
В результате облучения происходит изменение
строения полимеров [1—4, 9—12]. Часть измене-
ний наблюдается лишь в процессе облучения и
носит обратимый характер. Эти изменения в пер-
вую очередь сводятся к появлению наведенной
электропроводности, которая постепенно исчезает
после прекращения облучения. Необратимые
процессы связаны главным образом с изменениями
в облучаемой системе и сводятся в основном к
следующим эффектам: сшиванию — образованию
поперечных связей между молекулами; деструк-
ции— разрывам главной цепи полимерной моле-
кулы; газовыделению; образованию внутримоле-
кулярных связей; окислению; полимеризации
и т. п. Все эти изменения отражаются на внеш-
нем виде полимера, физическом состоянии и ме-
ханических свойствах. К внешним изменениям
относятся изменения цвета, распухание, образо-
вание пузырей и вздутий. При продолжительном
облучении полимеров, в которых преобладают
процессы сшивания, образуются трехмерные сет-
чатые молекулы, обладающие высокой прочнос-
тью и стабильностью.
Процесс деструкции приводит к противопо-
ложным результатам. Результаты воздействия
излучения зависят от строения полимерной цепи.
Материалы, содержащие в главной цепи чередую-
щиеся четвертичные атомы углерода или атомы
углерода, имеющие в качестве заместителя ато-
мы галоида, проявляют тенденции к деструкции.
Полимеры, содержащие по крайней мере один
атом водорода у атома углерода, примыкающего
к метиленовой группе (—CHj—), проявляют тен-
денции к сшиванию. Полимеры с высоким содер-
жанием ароматических колец обладают большей
радиационной стойкостью, с высоким содержани-
ем алифатической структуры — меньшей стойко-
стью.
При облучении происходит изменение разме-
ров полимеров. Увеличение плотности материала
Газовыделенис при облучении пластиков и эластомеров*1
в дозе 10е рад
Материал Гяэовыде- леннс, мл/ч
Пластики А. Термопластичные Полистирол Поли-а-метилстирол Подиви ни лх лори д Полиэтилен Полипропилен Поливинилформаль Полиаллил дигликолькарбонат Нитроцеллюлоза Ацетилцеллюлоза Ацетобути ратцел лю лоза Этилцеллюлоза Пропионатцеллюлоза Поли метилметакрилат Полиамид Политетрафторэтилен Полихлортрифторэтилен Б. Термореактивные Фенолформальдегид (без наполнителя) Фенолформальдегид (с наполнителем нз льняной ткани) Фенолформальдегид с бумажным наполнителем Фенолформальдегид с асбестовым наполнителем Фенолформальдегид с графитовым наполните- лем Полиэфиры Карбамидные смолы с целлюлозным наполнителем Меламинформальдегид с целлюлозным наполни- телем Анилинформальдсгид 1-1,5 1.5—10 6—9 70 70—90 ~100 40—55 105-120 17-20 28-30 30-35 35 30—35 20-25 0,5-1.2 3,5 3 14 17 <0.1 <0,03 20—40 10-17 6—10 ~2
1 Выделите газа измерялось у образцоа иассов от 0,2 до 0,5 а.
Продолжение табл. 3.1
Материал Гаэовыде ление. мл/ч
Эластомеры*1
Натуральный каучук 7
Полиизопрен синтетический 10
Бутадиенстирол 4
Полибутаднен 5
Нитрильный каучук 5-10
Неопрен 2—4
Кремнийорганическне каучуки 20
Акриловые каучуки 28
Бутиловые каучуки 13
Полисульфидные каучуки 6
[15].
Основной продукт газовыделеквя—водород (0,2—0.8 жогь/г10О и)
сопровождается усадкой, образование газа ведет
к распуханию полимеров и уменьшению плотно-
сти. Облучение может привести к желательному
изменению свойств. Например, увеличение преде-
ла прочности на разрыв и повышение температу-
ры плавления, обусловленные протеканием про-
цесса сшивания молекул, являются положитель-
ными изменениями. Во многих случаях знак и
величина изменения свойств зависят от дозы об-
лучения.
У эластомеров по мере увеличения дозы облу-
чения предел прочности на разрыв снижается
почти до нуля, а затем начинает резко увеличи-
ваться. При этом упругие свойства эластомеров
приближаются к свойствам стекла. Если сохра-
нение упругих свойств не обязательно (например,
для изоляции), то эластомеры могут использо-
ваться при больших дозах. Пластики и эласто-
меры под действием излучения обычно становят-
ся более прочными, но более хрупкими.
Важнейшими свойствами электроизоляцион-
ных материалов являются: коэффициент диэлек-
трических потерь; тангенс угла диэлектрических
потерь (tgft); электрическая прочность; объемное
удельное сопротивление; поверхностное удельное
сопротивление и диэлектрическая проницаемость.
Многие из этих свойств довольно трудно опреде-
лить при облучении, поэтому полная информация
об электрических свойствах полимеров отсутству-
ет [9]. Поскольку для изоляции нормируются и
диэлектрические и прочностные свойства, обычно
изменение ее физико-механических свойств опре-
деляет допустимую дозу облучения [131. Следует
иметь в виду, что диэлектрические свойства мате-
риала в поле излучения могут значительно изме-
няться даже при небольших дозах облучения.
Так, например, электрическое сопротивление по-
лимерных материалов, используемых при изготов-
лении кабелей, проводов или изолирующих про-
кладок, может уменьшаться в 103—104 раз [4].
Пока не произошли структурные изменения, эти
свойства быстро восстанавливаются вне поля об-
лучения.
В результате облучения полимерных материа-
лов может происходить газовыделение. В табл. 3.1
приводятся данные о газовыделении пластиков и
эластомеров [14]. Материалы, более склонные к
газовыделенню, изменяют свойства при меньших
дозах облучения.
Изменения свойств полимеров при облучении
существенно зависят от их химического строения,
фазового состояния, вида и количества добавок
и наполнителей, размера облучаемых систем, а
также условий облучения; типа установки и, сле-
довательно, компонентного и энергетического со-
ставов излучения, полной поглощенной дозы и
мощности дозы, температуры, газовой среды и
давления.
Исследования радиационной стойкости поли-
мерных материалов проведены главным образом
после облучения в реакторах и на у-источниках
что не позволило установить наличия зависимо-
сти изменения физико-технических свойств мате
риалов от вида излучения. Однако в нскоторы.'
работах обнаружено заметное влияние тепловы?
нейтронов; имеются сведения о различной скоро
сти разложения органических соединений при об
лучении нейтронами, у-квантами и электронами
Облучение при повышенных температурах и Hi
воздухе приводит к большим изменениям свойств
чем при нормальных температурах и в вакууме
Несмотря на то что изучению влияния указанны:
факторов посвящено очень много работ, полно!
информации о стойкости полимерного материал;
в конкретных условиях эксплуатации пока ещ;
нет. Это вызвано тем, что условия облучения мо
гут изменяться в очень широких пределах даж,
на одной ядерной установке. Поэтому для прак
тических целей наиболее полезны сведения о по
ведении максимально возможного числа матери
алов, облученных в одних и тех же условиях ил
приведенных к этим условиям с помощью извест
пых эквивалентов.
Анализ литературы показал, что наибольше
число исследований проведено на реакторе в Ch
Ридже [3], поэтому в настоящей работе все даг
ные приведены к условиям облучения в этом р<
акторе.
Во многих публикациях Ок-Риджа за един1
цу реакторного облучения принят интегральны
поток 101в нсйтрон/см2 спектра реактора. Погл<
шейные дозы излучения в мегарадах, эквивален
Поглощенные дозы для полимеров, эквивалентные
интегральному потоку 10ls нейтрон)см2
Полимеры Погло- щенная доза. Мрад
Натуральный каучук, бутилкаучук, бутадиен- 600
стирольным каучук Полистирол, поливинил карбазол, полнмстил- 700
метакрилат, ацетилцеллюлоза Полибутадиен 800
Полиэтилен, тефлон, нейлон, терилен Хлорсодержащие (неопрен, хайпалон, поливи- нилхлорид , поливинилхлоридацетат) 1000
2500
Т а б л и ц а 3-3
Поглощенные дозы для различных видов излучений
Вид излучения Энергия. А/эя Единица измерения Эквивалент- ная доза. рад
Любой — Мрад 10е
I кйтроны:
тепловые 2,5-10-» нейтрон/см2 ю-’
быстрые 2,0 нейтрон,’см2 ЗЮ”’
1 -Излучение 2.0 квант'см2 7-10-»
Электроны 1.0 электрон/см2 4-10-’
ные интегральному потоку 10,s нейтронам2, для
некоторых полимеров приведены в табл. 3.2 [3].
Время для получения указанных в таблице инте-
гральных доз составляет около 16 суток, что со-
ответствует плотности потока нейтронов
7,4-10" нейтрон!(см2-сек) и мощностям погло-
щенных доз 4- 1024-1,9-103 рад/сек. Облучение об-
разцов на ок-риджском реакторе проводилось в
канале, охлаждаемом водой до температуры око-
ло 20° С. Эти условия соответствуют облучению
полимеров в воздушной среде при нормальных
условиях. Однако в присутствии воздуха излуче-
ние во многих полимерах инициирует окислитель-
ную деструкцию, поэтому на радиационную стой
кость существенно влияют геометрические разме-
ры образцов. Большинство приведенных ниже
данных относятся к образцам толщиной околс
5 л<л.
Много данных по радиационной стойкости по
лимеров получено и на неохлаждасмом канале
реактора ВЕРО (температура воздушной среды i
канале +80°С). За единицу реакторного облуче
ния на этом канале принята 0,1 ок-риджской едн
ницы, т. е. интегральный поток 1017 нейтронам2
Для перехода к поглощенной дозе при нормаль
ной температуре [3] интегральный поток реактор
ного облучения 10’7 нейтрон/см2 принимало
эквивалентным поглощенной дозс45Мрас)приоб
лучении образцов полиэтилена или полинзобути
лена у-квантами Со60 или электронами с энергие!
2 Мэв. Далее данные по радиационной стойкости
полученные в реакторах, приводятся с указанием
только поглощенной дозы без упоминания уста
новки.
Для других условий облучения, мало отличаю
щихся по мощности дозы, можно использоват!
данные, приведенные в табл. 3.3.
t
г
j
10s 10* 10r 10* 10s 10n
Доза, pad
Рис. 3.1. Относительная радиационная стойкость термо-
пластичных смол:
/ — полистирол; 2 — акрилонитрилбутадиеистирол; 3—полна
метилстирол; 4 — по/швинилкарбазол: 5 — поливинилпденхлорид;
« — поливинилхлорид; 7— полнвиннлхлорндацстат; 8 —полиэти-
лен; 9 — сополимер этилена с пропиленом; 10 — полипропилен;
// — полиэтиленовая пленка; /2 — поливииилформаль; 13 — поли-
винилбутираль; И — полинмидная пленка; 15 — полналлилдиг.ти-
колькарбонат; 16 — поликарбонат; /7 —казеин; /8 — ацетилцел-
люлоза; /9 —нитроцеллюлоза: 20— ацетобутиратцеллюлоэа; 2/—
этилцеллюлоза; 22—пропионат целлюлоза; 23 — полнметилмета-
крилат: 24 — полиамиды; 25 — полиуретан; 28 — полиформальде-
гид; 27 — политрифторхлорэтилен; 23 — тефлон; 29 — тефлон НЮХ.
Наибольшее количество экспериментальных
данных об изменении диэлектрических характе-
ристик получено при облучении материалов элек-
Рис. 3.2. Относительная радиационная стойкость термо-
реактивных смол:
/ — фенольная смола с наполнителем из стекловолокна; 7 —фе-
нольная смола с асбестовым наполнителем; 3 — фурановая смо-
ла; 4 — фенольная смола без наполнителя; J—фенольная смола
со слоистым бумажным наполнителем; 6 — фенольная смола
со слоистым тканевым наполнителем; 7 — эпоксидная смола;
S—полиэфир с наполнителем из стекловолокна; У —полиэфир
с минеральным наполнителем; 10 — полиэтнлентсрефталат
(майлар); //— полиэфирная смола без наполнителя; 13 — си-
ликон с минеральным наполнителем; 13 — силикон с минераль-
ным наполнителем нэ стекловолокна; 14 — силикон без напол-
нителя; 15—аннлииоформальдегндная смола бет наполнителя;
16 — мсламиноформальдегидная смола без наполнителя; 17 — мо-
чевнноформальдсгидная смола без наполнителя.
тронами с энергией около 2 Мэе на ускорителе
Ван де Граафа при мощности дозы около
1 • 103 padfceK, на линейном ускорителе электронов
с энергией 0,8—1,5 Мэв при мощности дозы
7,3 • I О1 padjceK и на кобальтовом источнике при
мощности дозы у-излученпя 250—300 рад!сек.
Для некоторых условий облучения учесть все
факторы, влияющие на радиационную стойкость
образцов из полимерных материалов, не предста-
влялось возможным. В этих случаях условия об-
лучения особо оговариваются или приводится
ссылка на соответствующий литературный ис-
точник.
На радиационную стойкость полимеров оказы-
вают существенное влияние присутствие кислоро-
да, наличие наполнителя и его тип. Изменения
Рис. 3.3. Относительная радиационная стойкость эласто-
меров:
Натуральные каучука: 7 — полнкюпрен (светлыЛ креп): 2— «смо-
кецшите» NW-R14: «—трзфт-полимер стирола и натурального каучу-
ка ТК 1/1: полиуретановые каучуки: 4 — PR-631 -70; I — «хйми-
гум» XSL; б—чдипрси» С-1: 7— «геятан» S. буталиенстироль-
ные каучуки: « — PR-408-70; 9 — «бука» S. 10— «хаЛклр» 2001;
нитрильные каучуки: II — хайкар OR-I5, сополимер бутадиена н
акрилонитрила; /2—PR-122-70 на основе хайкар 1042: /« — паркер
46-101 на основе «паракрила» 35; неопреновые каучуки: /4 —
«неопрен» А109Д-73. неопрен типа W используемого полимера; Ш —
PR-227-7O; сульфо хлорированный полиэтилен: 16— сульфохло-
рированиый полиэтилен «хайпалон» HW-B8; /7—PR-14O1-7O; акриловые
эластомеры* 18—акриловый каучук хайкар РА-21; сополимер 90%-ного
бутялакрклата и 10Э%-ного акрилонитрила. 19 — «акрилом» ЕА-5; сопо-
лимер 95%-ного атилжрилзта и оО%-ного акрилонитрила; 20 —
PR-1203-70; 21— «вайрам»; кремнийорганнческие эластомеры: 22 —
77-018 димегнлсилоксаи; 23—кроснпЛорглничеехмй каучук. SE-75O
метмлвииилгилоксан; 24 — «гнластик» 7170. димегнлсилоксан;' 25 — У 1668
метялфени л сижжсан; 26— НТ-666 метнлфеиилнииилсилоксан; фтор-
каучуки: 27 — «ке.ть» г. (<н л и мер тркфгорхлорэтмлека и виннлнден-
фторида; 28—адипинат гекслфторпропилена НА-2; 29 —адипинат гекса-
фтсфиросшлсна НА-1; 30 — ЗМ-1F4. поли-1.1 •дмгидрогептафторбутнла-
крилат; 31— силастик LS-53. фторкремниЛорганическое соединение;
32—«илйтон» сополимер винилиденфгорида и гексафторпропплена;
33—PR-1700-X7. сополимер винилнденфгорида и гсксафторпропилена;
полисульфидный эластомер «тиокол»; 34— полмсульфндный каучук
тиокол ST. органический полисульфид: 35 — PR-IC70;’ бутиловые эла-
стомеры: 36 — бутиловый каучук GR-150. сополимер мэобутплена и
днеиа; 37 — PR-907-70; 38 — хайкар 2002. 6\тнловый каучук, брониро-
ванный почти до 3%.
Примем пне: Зведдочкой обозначены ктастпмсры. раднацмон
нам стойкость которых оценивалась по прочности на растяжение
наиболее важных физико-технических характери-
стик материалов целесообразно рассматривать
без наполнителей. Однако известно fl—4], что от-
носительная радиационная стойкость пластиков
и эластомеров обусловливается преимуществен-
но стойкостью наполнителя. Ограниченный объем
книги не позволяет привести полных данных о
влиянии наполнителей на радиационную стой-
кость материалов, поэтому изложение этих дан-
ных по конкретным материалам иллюстрируется
на характерных примерах.
На рис. 3.1—3.3 показана относительная ра-
диационная стойкость большинства используемых
пластиков и эластомеров (4]. Начальный участок
полоски (светлый) для каждого материала пред-
ставляет диапазон доз, в котором радиационные
повреждения выражены очень слабо, т. е. мате-
риал в таких условиях почти всегда можно
использовать. Следующий участок полоски (зашт-
рихован) характеризует диапазон доз, соответ-
ствующих слабым и умеренным (до 25%) радиа-
ционным повреждениям; чаще всего материал
ведет себя удовлетворительно. Последний участок
полоски (темный) охватывает дозы облучения,
вызывающие умеренные и сильные радиационные
повреждения в материале (допустимо лишь огра-
ниченное использование). Эти оценки основаны
на анализе изменений наиболее важных физиче-
ских свойств: для пластмасс — прочности на рас-
тяжение, для эластомеров — удлинения. Приве-
денные данные позволяют выбрать проектиров-
щику несколько подходящих материалов для ис-
пользования в заданных условиях. Окончатель-
ный выбор материалов должен производиться на
основе полных данных об изменении после об-
лучения свойства материала, наиболее важного
для данного конструктивного узла.
1.1. ПЛАСТИКИ
Полистирол, получаемый полимеризацией сти-
рола, представляет собой довольно жесткий про-
зрачный аморфный материал с низкой ударной
вязкостью и удлинением при растяжении, кото-
рые можно изменять путем введения пластифика-
торов. Электроизоляционные свойства и химиче-
ская инертность обусловили его применение для
разнообразных малогабаритных деталей электро-
и радиоаппаратуры. В результате облучения пре-
валирующим процессом в полистироле является
сшивание (16, 17].
Физико-механические свойства полистирола
слабо изменяются при облучении (14, 18]- У немо-
дифицированного полистирола начало изменения
свойств отмечается при поглощенных дозах около
1-108 рад, а 25%-ное повреждение — при дозах
больше 4 • 109 рад [4]. Прочность на растяжение
и удлинение при разрыве [10] уменьшается всего
на 5—10% при облучении до дозы 5-109 рад и на
20% —до дозы 1 • 10’° рад.
Предполагают, что массовое разрушение по-
листирольных молекул начинается при дозах око-
ло 1•1010 рад. Оптические свойства полистирола
сохраняются лучше, чем у плексигласа и стекла.
Полистирол, модифицированный добавками, ме-
нее стоек к облучению. Хотя прочность на растя-
жение и не уменьшается до весьма высоких доз,
удлинение при разрыве и ударная вязкость зна-
чительно падают при дозах около 107 рад. Так, у
полистирола полифлекс 20%-ное снижение
прочности на растяжение отмечено уже при дозе
107 рад, 20—50%-ное снижение — при дозе
Ы08 рад. Облучение того же полистирола в ва-
кууме показало те же значения изменения
свойств. При облучении полистирола с высокой
ударной вязкостью плиотуфа обнаружено 20—
50%-ное снижение прочности на растяжение при
дозе НО’ рад. Относительное удлинение и удар-
ная вязкость этого полистирола изменились на
20% при дозе 5-106 рад, на 20—50% при дозах
Н0’4-1 -108 рад и более чем на 90% при дозах
1 - 10е— 1-1010 рад.
Введение в состав полистирола красителя
практически не сказывается на его радиационной
стойкости. Так, полистирол стирон 41IC с бе-
лым красителем имеет порог повреждения при
дозе 7,3-10s рад, 25%-ное повреждение при дозе
3,6-109 рад. Полистирол хорошо сохраняет изоли-
рующие свойства вплоть до дозы 10й рад [4]. Об-
лучение образцов полистирола толщиной 0.48 мм
в реакторе [14] показало, что при дозе 3,6-109 рад
электрическая прочность уменьшилась на 18,6%.
Объемное удельное сопротивление образцов тол-
щиной 2,3 мм не изменилось вплоть до дозы
5,2 10е рад. Образцы окрашенного полистирола
толщиной 0,63 и 2,54 .н.и не изменяют диэлектри-
ческой прочности, объемного удельного сопротив-
ления и сопротивления дуге до дозы 5,6-109 рад.
Определение диэлектрической проницаемости и
коэффициента потерь при частотах 1 кгц и 1 Мгц
для образцов толщиной 0,53 мм, облученных
электронами на ускорителе Ван де Граафа до до-
зы 1-Ю9 рад, показало, что диэлектрическая про-
ницаемость не изменяется, а коэффициент потерь
уменьшается при 1 кгц на 21%, при I Мгц на 8%
[14]- При облучении образцов полистирола плио-
туфа толщиной 85 мм на том же ускорителе при
тех же дозах привело к увеличению на 1% ди-
электрической проницаемости при частоте 1 кгц
и ее уменьшению на 0,3% при частоте 1 Мгц. Ко-
эффициент потерь в первом случае увеличивается
в 4,4 раза, во втором уменьшается на 3%.
Измерения диэлектрической проницаемости и
диэлектрических потерь полистирола [14], облу-
ченного при интегральном потоке быстрых ней-
тронов 1018 нейтрон/см2 и интегральной дозе у-из-
лучения 10е рад, показали практически одинако-
вые результаты с необлученным полистиролом.
После облучения пленки из полистирола толщи-
ной 0,7—0,8 мм на кобальтовой установке до до-
зы 10® рад при мощности дозы 250 рад/сек в ва-
кууме изменений тангенса угла диэлектрических
потерь при частоте 10'° гц и диэлектрической про-
ницаемости не обнаружено, при облучении на
воздухе тангенс угла увеличился в 3 раза. После
облучения таких же образцов электронами с
энергией 1 Мэв при мощности дозы
7,3-104 рад!сек в вакууме изменений диэлектри-
ческих характеристик не обнаружено вплоть до
дозы 5* 10е рад. После облучения на воздухе до
дозы более 5-108 рад незначительно увеличивает-
ся тангенс угла диэлектрических потерь, а после
дозы 5-Ю9 рад он увеличивается в 1.5 раза [19].
Поли-а-метилстирол по своим физико-механи-
ческим свойствам близок к полистиролу и нахо-
дит аналогичное применение.
При облучении полн-а-мстнлстирола преобла-
дает деструкция. Сопротивление сдвигу снижает-
ся значительно быстрее, чем у полистирола [10],
20%-ное изменение сопротивления сдвигу полу-
чено при дозе 1-Ю7 рад [14], 20—50%-ное при
дозе 1-10® рад и более чем 90%-ное при дозе
1109 рад. Измерения диэлектрических свойств
поли-а-метилстирола после облучения на кобаль-
товой установке до дозы 2,5-1 б8 рад при мощно-
сти дозы 250 рад!сек на воздухе показали, что
при частоте 10'° гц тангенс угла диэлектрических
потерь увеличивается в 2,5 раза, а диэлектриче-
ская проницаемость не изменяется; после облучс-
ния электронами с энергией 1 Мэв до дозы
5-10® рад диэлектрические свойства не изменяют-
ся, а после облучения до дозы 1,5 -109 рад тангенс
угла диэлектрических потерь увеличивается на
40% [19].
Акрилонитрилбутадненстирол называется уда-
ропрочным стиролом. В отличие от стирола обла-
дает повышенной прочностью и стойкостью к ста-
рению. Прочность на растяжение такого поли-
мера при облучении нс изменяется до дозы
10* рад, затем увеличивается на 40% при дозе
2-10® рад и резко уменьшается до 60% при до-
зе 109 рад.
Облучение сополимера бутадиена со стиролом
(резиновая смесь плиотуф) приводит к 20%-ному
изменению прочности на растяжение при дозе
1 • 10'° рад, относительное удлинение и ударная
вязкость изменяются при дозе 1 • 109 рад па 20%,
при дозе 1 10'° рад на 20—50% [14].
После облучения акрилопитрилбутадненстиро-
ла электронами на ускорителе Ван де Граафа до
дозы 109 рад изменений диэлектрической прони-
цаемости и коэффициента потерь не обнаруже-
но [14]-
Полиэтилен представляет собой мягкий, гиб-
кий и вязкий материал. Получают его полимери-
зацией этилена при высоком, низком или сред-
нем давлении. В зависимости от способа получе-
ния внутреннее строение полиэтилена и
соответственно его физико-механические свойст-
ва имеют существенное различие.
Для полиэтилена высокого давления характер-
на разветвленная форма строения главных мак-
ромолекулярных цепей. Характерные физические
свойства полиэтилена высокого давления: низкая
плотность (один из самых легких полимеров);
высокая прочность; отличная гибкость при низ-
ких температурах; хорошая теплостойкость; ус-
тойчивость к воздействию кислот, щелочей, спир
тов и других растворителей; незначительная ад-
сорбция влаги. Диэлектрические свойства поли-
этилена высокого давления характеризуются не-
большой величиной тангенса угла диэлектриче-
ских потерь, низкой диэлектрической проницае-
мостью, высокой электрической прочностью, высо-
ким объемным и поверхностным сопротивлением.
В отличие от полиэтилена высокого давления
макромолекулы полиэтилена низкого и среднего
давления линейной формы, он более плотный
и жесткий, обладает высокими физико-механиче-
скими и диэлектрическими свойствами, но в атмо-
сферных условиях и при повышенной температу-
ре быстрее стареет. Поэтому его обычно
выпускают в стабилизированном виде. Стабили-
заторами служат газовая сажа или амины, окра-
шивающие полиэтилен в черный цвет.
Характер изменения свойств после облучения
у всех видов полиэтилена одинаков. Однако зна-
чения допустимой дозы облучения на полиэтиле-
ны различных модификаций отличаются в преде-
лах от 107 до 109 рад [14, 20—26]. Такой диапазон
следует объяснить тем, что результаты испытаний
свойств полиэтилена после облучения зависят от
мощности дозы, температуры, контакта с окру-
жающей средой, а в некоторых случаях и от отно-
шения поверхности образца к его объему [27].
Данные о влиянии облучения на удлинение и пре-
дел прочности при разрыве полиэтиленовых пле-
нок разной толщины приведены в табл. 3. 4 и на
рис- 3.4 (ниже на рис. 3.5—3.18 обозначения те
же, что и на данном рисунке). В процессе облу-
чения полиэтилен окисляется, поэтому свойства
тонких пленок меняются при меньших дозах, чем
те же свойства более толстых образцов- Это на-
Таблица 3.4
Влияние облучения на механические свойства
полиэтиленовых пленок
Материал м его толщина Доза облучения. рад Удлинение Предел прочности яа разрыв
% д. % к Г /.<«• А. %
Полиэтиленовая пленка:
0.08 мм* 0 389 — 1,345 —
4.4-10» —3.7 — 1.1
8.7-10» —7,9 — —2.5
4.4-10’ —86,8 — —33,7
8.7-10» — —95,8 — —32.8
0,13 мм 0 510 —. 1,64 —
4,4-10» —— 5,1 — 9,8
8,7-10» — —3,0 — —4.2
4.4 10’ -84.1 — -42,5
8,7-10» -84,9 —42,7
0,25 мм* 0 570 — 1,985
4,4-10» — 3,0 6,5
8,7-10» — -3,3 — -8,2
4.4-10’ — —81,8 — -57,2
8,7-10» — —91,6 — -57,7
0,38 мм* 0 650 —- 1,64
4.4-10» — — 10,6 —— 17,8
8.7-10» — — 10,9 — 22,2
4,4-10’ — —82,7 — —42,7
8,7-10» -90,4 —40,2
Полиэтилен бо- 0 600 .— 3,01 —
лее низкой 4,1-10» — —91,7 — — 12,7
ПЛОТНОСТИ, 8.7-10» — —97,8 — —35,3
пленка 0,05 мм' 4.4-10’ — -100,0 — — 100,0
* Облучение а вакууме.
глядно иллюстрируется тем, что после облучения
пленок толщиной 0,03—0,3 мм из полиэтилена
высокого давления в атмосфере гелия при мощ-
пости дозы 0,36—2,5 Мрад)ч обнаружено увели-
чение на 10% сопротивления на разрыв при
5-Ю7 рад, а затем уменьшение в диапазоне
5-гЮ-107 рад до исходного значения, которое со-
хранилось вплоть до 6-108 рад [28].
Доза, рад
Рис. 3.4. Изменение свойств полиэтилена (сплош-
ная кривая) и полиэтиленовой пленки толщиной
0,10 леи (пунктир) в результате облучения:
/ — прочность на ряст а жен нс; удлинение; 3 — модуль
упругости. 4 — прочность на сдвиг. 5 — ударная вязкость
На рис. 3.5—3.14 н 3.16—3.18 обо«наченич те же, что и пл
данном рисунке.
Свойства литого полиэтилена низкой плотно-
сти (см. рис. 3.4) начинают меняться после облу-
чения до дозы 2-Ю7 рад [14]. Изменение хотя бы
одного свойства полиэтилена на 25% отмечается
при дозе 10* рад. Растрескивание полиэтилена на-
чинается после облучения до дозы более 109рад.
После облучения полиэтиленовой изоляции дс
дозы 1-109 рад диэлектрическая проницаемосп
изменилась на 1,4±0,4%, а коэффициент диэлек-
трических потерь возрос на 9±2% (при частоте
4 Мгц). После облучения до дозы 4-10® рад тан-
генс угла диэлектрических потерь увеличился в
2,5 раза при частотах I • 10’ и 3 -10® гц. при часто-
те 8,6-10® гц изменений не обнаружено. После об-
лучения до дозы 9-10® рад обнаружено уменьше-
ние электрической прочности на 16,5%.
После облучения электронами на ускорителе
Ван де Граафа до дозы 10® рад [14] диэлектриче-
ская проницаемость полиэтилена высокой и низ-
кой плотности и с сажевым наполнителем при
частотах 1 кгц и 1 Мгц не изменяется, а коэффи-
циент потерь увеличивается в 7 раз при 1 кгц и в
20 раз при I Мгц у полиэтилена высокой плотно-
сти, в 17 и 8 раз у полиэтилена низкой плотности
и в 2 и 50 раз у полиэтилена, наполненного сажей.
Измерение тангенса угла потерь пленок тол-
щиной 0,74-0,8 мм из стабилизированного поли-
этилена нйзкого давления, облученных на кобаль-
товой установке при мощности дозы 250 рад/сек,
показало, что при частоте 10'° гц и облучении на
воздухе до дозы 6-Ю7 рад он возрастает в 10 раз,
а после дозы 4-10" рад—в 12 раз. Тангенс угла
диэлектрических потерь, измеренный при той же
частоте на пленках толщиной 0,7 мм, облученных
электронами на воздухе при мощности дозы
7,3• 104 рад/сек, не изменяется при дозе 3-10* рад.
а при дозе 12- 10я рад увеличивается в Зраза.
После облучения пленок из нестабилизнрованпого
полиэтилена на кобальтовой установке до дозы
6-107рад тангенс угла диэлектрических потерь
возрастает в 16 раз при облучении на воздухе и
в 2 раза при облучении в вакууме, после облуче-
ния до дозы 7-10* рад он увеличивается в 20 раз
при облучении на воздухе и в 4 раза при облуче-
нии в вакууме. Тангенс угла диэлектрических по-
терь пленок из полиэтилена высокого давления,
облученного на кобальтовой установке до дозы
6 • 107 рад, увеличивается в 20 раз, до дозы
8-108 рад — в 35 раз на воздухе, а при облучении
в вакууме — в 6 н 8 раз соответственно [19].
Среднее значение пробивного напряжения в
полиэтиленовых пленках, облученных до дозы
1 -107 и 1 • 108 рад, уменьшилось не более чем на
10—20%.
При дозах облучения до 107 рад температура
размягчения изоляции растет, при дозе около
108 рад отмечается некоторое увеличение твердос-
ти и хрупкости, однако испытания изоляции про-
водов и кабелей из облученного полиэтилена при
температуре 300° С показали хорошие результа-
ты [4].
Полипропилен отличается легкостью, проч-
ностью, высокой теплоемкостью. Его свойства
аналогичны свойствам полиэтилена линейного
строения. Полипропилен чувствителен к старению
в атмосферных условиях, поэтому его стабилизи-
руют газовой сажей и аминами. При облучении
полипропилена скорость сшивания близка к ско-
рости деструкции [20, 29, 30]. При дозе
84-9-107 рад он становится хрупким, полностью
теряет пластичность и значительную часть проч-
ности. Основные механические свойства полипро-
пилена после облучения приведены в табл. 3.5
и рис. 3.5. [14], электрические свойства — в
табл. 3.6.
Диэлектрические свойства стабилизированно-
го и нестабнлизированного полипропилена не из-
меняются при облучении в вакууме на кобальто-
вой установке до дозы 2,5-107 рад при мощности
дозы 250 padfceK. После облучения стабилизиро-
ванного полипропилена толщиной 1,0 и 0,7 мм на
воздухе до дозы 2 • 108 рад тангенс угла диэлектри-
Механические свойства облученного полипропилена
ю
со
Коэффициент потерь 1 Мгц ’Г чг М* 8888 О О О О
100 гч 10 кгц 0,0020 0,0020 0,0014 0,0020 0,0019 0,0017 0,0019 0,0013
I Электрн- I Диэлектрическая проницаемость 1 Г % сч' сч’ сч сч
гг о QQOO со сО СО СО счсч сч сч
ческая прочность. 1АЛ i/мм 100 «< 19200 2,30 20000 2,31 18900 2,31 17000 2,30
Доза облучения, рад 0 5,86-10* 1,76-10’ 5,3-10’
ческих потерь увеличивается в 25 и 20 раз соответ-
ственно, у полипропилена без стабилизатора тол-
щиной 0,7 мм — в 30 раз [19].
Сополимер этилена с пропиленом (СЭП) пред-
ставляет собой продукт сополимеризации этиле-
на с пропиленом. Изменением количества пропи-
лена можно варьировать свойства СЭП в широ-
ких пределах. Однако наибольший технический
Рис. 35. Изменение свойств полипропилена
(сплошнан кривая) и сополимера этилена с про-
пиленом (пунктир) в результате облучения.
интерес представляет СЭП с содержанием пропи-
лена около 10%, в котором высокие механические
свойства сочетаются с достаточной эластич-
ностью. Электроизоляционные свойства и химиче-
ская стойкость СЭП аналогичны полиэтилену.
Радиационная стойкость СЭП занимает проме-
жуточное положение между полиэтиленом и по-
липропиленом [20, 26, 31] (см. рис. 3.5).
Поливинилхлорид представляет собой белый
порошкообразный полимер, получаемый полиме-
ризацией винилхлорида. Непластифицированный
твердый листовой материал называют виниплас-
том, а пластифицированный эластичный матери-
ал— пластикатом. Поливинилхлорид обладает
хорошими диэлектрическими и механическими
Доза, рад
Рис. 3.6. Изменение свойств полнвинилиденхло-
рида (сплошная кривая), поливинилхлорида
(пунктир) и поливинилхлорндацетата (штрих-
пунктир) в результате облучения.
свойствами и находит применение для изоляции
и оболочек проводов и кабелей. Винипласт (плен-
ки, листы) заменяет в электротехнике эбонит.
Сополимеризация винилхлорида с винилацетатом
(винилит), метилметакрилатом, винилиденхло-
ридом (сараи) и другими материалами позво-
ляет получать полимеры с новыми ценными свой-
ствами.
Облучение поливинилхлорида сопровождается
выделением HCI, сшиванием и деструкцией. При
этом прочность начинает уменьшаться вблизи до-
зы 10“ рад. С увеличением дозы до 2-108 рад
прочность уменьшается на одну треть. Ударная
вязкость (рис. 3.6) изменяется еще медленнее
(14, 18,21,26, 32].
При облучении поливинилхлорида джно»
до дозы 5,3- 10я рад объемное удельное сопротив-
ление уменьшилось в 103 раз ив 107 раз после до
зы 5,3-109 рад. После облучения поливинилхлори-
да при 20° С в атмосфере гелия на кобальтовое
установке при мощности дозы 0,36—2,5 Мрад/ч
на 10% увеличилась прочность на растяжение пос
ле дозы 10s рад, затем прочность снизилась на 20%
(3-108 рад) и 30% (6-Ю8 рад). Относительное
удлинение с ростом дозы монотонно уменьшаете*
[28]. Прочность при разрыве поливинилхлоридные
пластикатов заметно снижается в интервале до;
(5— 50)-106 рад, а относительное удлинение спа
дает монотонно во всем исследованном диапазо
не доз. Более резкое изменение прочностных ха
рактеристик обнаружено для пластикатов с боль
шим содержанием пластификаторов. Удельно(
объемное сопротивление весьма резко снижаете*
с ростом дозы и при 1,5-10® рад составляет от .
до 37% первоначального [33].
Поливинилхлоридацетат — сополимер винил
хлорида с винилацетатом (винилит) — получаю'
в соотношении 80 : 20.
Изменение свойств наступает при доз!
1,4 10® рад, а изменение свойств на 25%—npi
дозе 2,8-10® рад (см. рис. 3.6). При дозе 5- 10е ра<
удлинение возрастает более чем в 5 раз. При об
лучении материал размягчается и чернеет. Поел
облучения винилита до дозы 3-107 рад объемное
удельное сопротивление не изменилось, а при до-
зе 4,5-10® рад уменьшилось в 108 раз; сопротивле-
ние дуге при облучении уменьшилось в 7 раз
(4,5-10* рад)-, обнаружено уменьшение электри-
ческой прочности на 45,5% (7,5-10* рад).
После облучения винилита электронами на
ускорителе Ван де Граафа диэлектрическая про-
ницаемость увеличилась на 11 % при частоте 1 кгц
и на 9% при 1 Мгц (109 рад); коэффициент по-
терь при тех же частотах увеличился на 73 и
62% соответственно [14].
Поливинилиденхлорид. Сополимеры винилхло-
рида и винилиденхлорида (сарана) похожи на
сополимеры винилхлорида и винилацетата, одна-
ко они несколько мягче и более гибки, чем неплас-
тифицированный поливинилхлорид. Облучение
образцов сарана толщиной 3,3 мм показало, что
преобладающим процессом является деструкция.
В результате облучения модуль упругости и проч-
ность при растяжении уменьшаются на 25% при
дозах 5-107 и 10® рад соответственно; обнаружено
заметное размягчение материала. Относительное
удлинение и ударная вязкость снижаются до по-
ловины исходного значения приблизительно при
дозе 2-10® рад и до 10% исходного значения при
дозе 109 рад (см. рис. 3.6). При облучении саран
чернеет, выделяет хлористый водород, а объемное
удельное сопротивление быстро уменьшается
(табл. 3.7).
Поливннилкарбозол является одним из наибо-
лее радиационностойких пластиков. Он обладает
высокой теплостойкостью и диэлектрическими
свойствами. Изменение его свойств начинается
при дозе 8 -107 рад и достигает 25% при дозе
около 4,4-109 рад. Однако из-за своей хрупкости
он широкого применения не находит. При облуче-
Изменение электрических свойств облученных
в реакторе н на ускорителе электронов образцов
поливинилнденхлорида саран
Доза облучения. !0а pad Толщина образца, мм Объемное удель- ное соирлнвле- ине. ом см Электрическая прочность. •/мм
В реакторе
0 0,76 630
22 0,73 230
0 3.3 2-104 —
0,27 3.3 2-10‘» __
0,39 3,3 7-10“ —
0,61 3,3 3 10’ —
1.4 3,3 3 10’ —
Облучение электр о нами на ускорителе
Ван де Г рa a d а при мощности
дозы 3,3 • 10« рад)се к
0 3 10“
0,4 3 1,4 • 10**
0,7 3 1,2 10“
0.8 3 4-10“
То же, при мощности дозы 1,4-10* р а д/сек
0 — 10“
0.4 — 7.8 10“
нии полпвинилкарбозола до дозы 2-Ю9 рад из
менений объемного удельного сопротивления
электрической прочности и сопротивления дуг
не обнаружено [14].
Полнвинилформаль — продукт конденсаци!
поливинилового спирта и формальдегида, обла
дающий большой гибкостью и прочностью, высо
кими диэлектрическими свойствами; применяется
в качестве изоляции проводов, кабелей, машин и
аппаратов.
Преобладающим процессом при облучении по-
ливинилформаля является деструкция. Порог по-
вреждений при облучении поливинилформаля со-
ответствует дозе 1,6-107 рад, а повреждение на
Рис. 3.7. Изменение свойств поливннилфор-
маля (сплошная кривая) и поливннилбути-
раля (пунктир) в результате облучения.
25%—дозе 1,2-108 рад. Модуль упругости и
прочность на растяжение уменьшаются до 50%
(5-108 рад)-, относительное удлинение при разры-
ве резко увеличивается (рис. 3.7), а объемное
удельное сопротивление до дозы 10s рад не изме-
няется [14].
Поливинилбутираль — продукт конденсации
поливинилового спирта с масляным альдегидом.
Обладает высокой прочностью, вязкостью и стой-
костью к удару, водостойкостью и стойкостью к
старению. При облучении в поливинилбутирале
преимущественно происходит процесс сшивания,
плотность и модуль упругости возрастают, а от-
носительное удлинение при разрыве уменьшается
(при дозе ЗЮ8 рад оно составляет 50%). Проч-
ность при растяжении поливинилбутираля состав-
ляет 50% исходного значения (10s рад) (см.
рис. 3.7) [14]. При облучении материал размягча-
ется, а затем становится более хрупким.
Полиимиды — термопластичные полимеры, от-
личаются высокими показателями механических,
диэлектрических свойств и радиационной стойко-
стью при высоких и низких температурах.
Свойства полиимидной пленки при облучении
до дозы 107рад не изменяются [34]. При больших
дозах (108-i-109 рад) наблюдается 20 %-ное уве-
личение прочности на растяжение.
Поликарбонат представляет собой термопла-
стичный полимер. За рубежом пластики па основе
поликарбонатов называют макролон, макро-
фоль, лексан.
Изменения физико-механических свойств по-
ликарбоната начинаются после облучения до до-
зы 10е рад, после дозы 107 рад резко снижается
удлинение, а после 10ерад — прочность (табл. 3.8;
рис. 3.8) [21, 35, 36]. Диэлектрические свойства по-
ликарбоната до дозы 108 рад изменяются незначи-
тельно.
В США производят сополимеры угольной кис-
лоты — аллнлдигликолькарбонат. Радиационная
стойкость этого материала несколько выше, чем
поликарбоната (см. рис. 3.8) [14]. После облуче-
ния аллнлдигликолькарбоната до дозы 1,5-109 рад
объемное удельное сопротивление уменьшается в
50 раз, диэлектрическая прочность —на 30%, со-
противление дуге не изменяется.
Целлюлоза — один из самых распространен-
ных природных полимеров. Получают целлюлозу
из растительных клеток хлопка, льна, конопли и
древесины. Обладая тремя гидроксильными груп-
Изменение свойств после облучения поликарбоната
и аллнлдигликолькарбоната
Материал и его характеристика ое значе- Толщина образ- ца, мм Доля (%) исходного значения, сохраняющаяся после облучения до дозы, рад
S Is 1<Г 10' 10» 1О'«
Поликарбонат (макрофоль). Прочность на растяжение. кГ/см* 476 0,76 (80)* 80 — —
Относительное удлинение, % 75 — 80 (50-80)* 50—80 — —
Аллилдиглн- колькарбо- нат. Прочность на растяжение, кГ!см* 469 3 — 80 80 10
Относительное удлинение, % 2.4 — — — 80 10—50
Ударная вяз- кость, кГ -м/см* 0,019 — — 80 10—50
• Данные о скобках получены при облучении в вакууме.
пами, целлюлоза способна образовывать со спир-
тами и кислотами простые эфиры ( эфир-, метил-,
карбоксил мстил-, оксилитилцеллюлоза) и слож-
ныс эфиры (нитрит-, ацетат-, ацетобутират-, аце
тофталат-, пропионатцеллюлоза). Путем смете
ния эфиров целлюлозы с пластификатором I
наполнителями получают пластмассы, искусст
венные волокна и лаки. Для получения пластике
Рис. 3.8. Изменение свойств аллнллиглнколь-
карбоната (сплошная линия) и поликарбоната
(пунктир).
наибольшее применение нашли эфиры: питроцед
люлоза, ацетилцеллюлоза, ацетобутиратцеллюл(
за и этнлцеллюлоза.
Этилцеллюлоза обладает хорошей гибкость:
и вязкостью, а также хорошими изоляционным
свойствами. Ацетат-, пропионат- и ацетобутира:
целлюлозу применяют для производства пленю
труб, стержней, а также для лакокрасочных с<
ставов. Широко известен пластик на основе ни-
роцеллюлозы — целлулоид, представляющий со-
бой твердый раствор нитроцеллюлозы в камфоре.
Полимеры на основе целлюлозы имеют отно-
сительно невысокую радиационную стойкость.
При облучении целлюлозы и ее производных про-
исходит деструкция молекулярных цепей.
Характер и степень изменения свойств после
облучения производных целлюлозы (рис. 3.9 и
3.10) практически одинаковы: незначительно уве-
личиваются модуль упругости и твердость; умень-
шаются прочность, удлинение, ударная вязкость
[14, 37]. Наибольшая чувствительность к облуче-
нию обнаруживается у нитроцеллюлозы. Уста-
новлено, что у этого материала увеличиваются
прочность и газовыделение. При мощности дозы
10® рад)ч и дозе облучения 4-Ю7 рад потери в
весе нитроцеллюлозы составили 0,6%. Нагре-
вание такого образца привело к бурному выделе-
нию газа и увеличению объема образца.
Электрические свойства производных целлю-
лозы изменяются незначительно (табл. 3.9).
Полиметилметакрилат (оргстекло, плексиглас
или люцит) представляет собой прозрачный твер-
дый пластик. Получают его путем полимеризации
акриловой и метакриловой кислот.
При облучении полиметилметакрилат не сши-
вается и претерпевает деструкцию, приводящую
к уменьшению молекулярного веса и газовыделе-
нию, следствием чего является увеличение объема
материала в несколько раз. Полиметилметакри-
лат не изменяется при облучении до доз
8,2-105 рад. При дозе 1 • 107 рад предел прочности
на растяжение и относительное удлинение его
уменьшаются на 25%, при дозе 2-Ю7 рад — на
50%. Модуль упругости, твердость и плотность
мало чувствительны к облучению. Прочность при
изгибе и растяжении, ударная вязкость и отно-
ISO
Рис. 3.9. Изменение свойств этилнеллюлозы
(сплошная кривая) и ацетилцеллюлозы
(пунктир) в результате облучения.
Рис. 3.10 Изменение свойств нитроцеллюлозы
(сплошная кривая), ацетобутиратцеллюлозы
(пунктир) и пропионатцеллюлозы (штрих-пуик-
тир.
сительнос удлинение при облучении уменьшают-
ся (табл. 3.10, рис. 3.11 [14, 18, 38]). Прозрачность
снижается с 90 до 55% (5-106рад), после прекра-
щения облучения она постепенно восстанавлива-
ется примерно до 80%. С увеличением дозы по-
лиметилметакрилат из бесцветного становится
темно-желтым, а при более высоких дозах корич-
невым. Во время облучения образцов при мощно-
сти дозы 400 рад!ч электропроводность составля-
ет 10 17 ол_|-сж-1, а у облученных до дозы 10в рад
образцов после прекращения облучения электро-
проводность составляет 10-и олН-слН. Измене-
ний объемного удельного сопротивления (108 рад)
не обнаружено, сопротивление дуге уменьшается
на 33% [14]. Изменение диэлектрических и некото-
рых других свойств полимеров при облучении
подробно изучено в работах [39—41].
Полиамиды получают в результате поликон-
денсации декарбоновых кислот и диаминов, ами-
нокислот и полимеризации лактамов. Полиами-
ды, получаемые полимеризацией гексаметилен-
диамина с адипиновой кислотой, часто носят
название нейлон, а получаемые ступенчатой
полимеризацией капролактама — капрон.
Из полиамидов изготовляют синтетические
волокна, шестерни, втулки, антифрикционные
изделия, подшипники, корпуса аппаратов и при-
боров, электроизоляционные и радиодетали и т. д.
Облучение нейлона и капрона сопровождает-
ся процессами деструкции и последующего сши-
вания с преобладанием первого процесса. Харак-
тер и величина изменения свойств капрона и ней-
лона практически одинаковы [14, 26, 42]. Предел
прочности на растяжение нейлона (рис. 3.12) уве-
личивается на 25% при дозе выше 109 рад, отно-
сительное удлинение и ударная вязкость умень-
шаются очень быстро, приблизительно до 25%
Электрические свойства целлюлозных пластиков,^облученных а реакторе
212 . 213
Нл именование пластика |э । облуче- 10* рад мное ьние тгипле- омем Тричсс- i речиость, а» ' кина -oduoo в: Вид повреждения
й Доза НИЯ, ЯИ Элек кая г в/мм Орем тивл дуге.
Нитроцеллюлоза 0.0635 0 900
0,31 1.6 — 700 —
0 2-10“ — 22 Расплавился
Пропионатцеллю- 0,9 1 • 10“ 13
0,05 0 1000
лоза 0,46 0,85 «м 1000 Расплавился
0 10“ 125
0,06 120
0,75 10“
Этнлцеллюлоза 0,05 1,25 0 — 1250 по Расплавился
0,150 1 —. 1250 __
0,2 1 10“ —. 120
1,2 110“ 100 Расплавился
Таблица 3.10
Изменение основных свойств полиметилметакрилата при облучении
Материал и его характеристика Исходное значение Мощность дозы, 10* рад/ч Толщинл образ- ца, ММ Доля (%) исходного значения, сохраняющаяся после облучения до дозы, рад
510» 10» 10* 10*
Люцит Прочность на растяже- 749 2 3,3 80 50—80 10
ние, кГ/см3 Относительнее v дли не- 4,5 — — 80 50-80 10 —
ние, % Ударная вязкость образ- 0,02 — — — 80 50-80 10
ца с надрезом. кГм/см Плексиглас Ударная вязкость образ- 0,054 0,5 6,4 80 10-50
ца с надрезом, кГм/см
при дозе 5,0 -10s рад. Нейлоновое волокно при об-
лучении на воздухе до дозы около 8,5-106 рад те-
ряет более 50% прочности. В табл. 3.11 приведе-
ны данные об изменении свойств нейлона и капро-
на, облученных в условиях вакуума и на воздухе.
Для увеличения срока службы нейлонового волок-
на используют добавки. Если судить по дефор-
мационно-прочностным характеристикам. то
Рис. 3.11. Изменение свойств полиметилме-
такрилата после облучения.
добавки хинона и пирогалла дают четырехкрат-
ное увеличение срока службы нейлона. Проч-
ность нейлона с добавкой противостаритсля и
фснотиазина после облучения до дозы 1,7-107 рад
осталась такой же, как и до облучения, а отно-
сительное удлинение увеличилось в 1,5 раза.
Наибольшей прочностью после облучения об-
ладают ориентированные полимеры. Однако при
дозе приблизительно 10’° рад прочность ориенти-
рованного нейлона достигает одинакового
уровня с неориентированным, а затем резко па-
дает.
Диэлектрические свойства полиамидов невы-
соки. Для электроизоляции проводов из полиами-
дов чаще используют капрон.
При облучении нейлона интегральным потоком
быстрых нейтронов 1018 нейтронам? (~108 рад)
диэлектрическая проницаемость и диэлектриче-
ские потери практически не изменяются. Объем-
ное удельное сопротивление после облучения до-
зой до 4-Ю9 рад уменьшается в 4 раза, а сопро-
Рис. 3.12. Изменение свойств полиамида
(сплошная кривая), полиформальдегида (пунк-
тир) и полиуретана (штрих-пунктир) в резуль-
тате облучения.
тивление дуге — на 42% [14]. Диэлектрическая
проницаемость после облучения электронами на
ускорителе Ван де Граафа до дозы 1-109 рад
уменьшается у нейлона 610 на 14% (частота
I кгц) и на 3% (1 Мец), у капрона на 33%
(I кгц) и 5,5% (1 Мгц). Коэффициент потерь
уменьшился у нейлона 610 на 78% (1 кгц) и 42%
Таблица 3.11
Изменение предела прочности нейлона и капрона,
облученных на воздухе н в вакууме
Материал Среда Иэчеиемие предела проч- ности (%) после облучения до дочи, рад
9 10* 9-10* ь «о сч Ь СО О
Нейлон 66 Воздух 100 95 85 73 45 43
Вакуум 100 97 94 83 89 90
Нейлон 6 Воздух 100 86 84 74 44 38
(капрон) Вакуум 100 91 87 93 87 87
(1 Akq), у капрона на 79% (1 кгц) и 48,5%
(1 Мгц) [14].
Полиуретаны близки по свойствам к полиами-
дам [5]. Они служат ценным сырьем для произ-
водства волокон, клеев, лаковых покрытий. Поли-
уретан широко используется для получения пе-
нопластов, применяемых в качестве изоляцион-
ных конструкционных материалов.
Свойства при облучении полиуретана не из-
меняются до дозы 1б7 рад [14, 43]. При дозе
108 рад прочность на растяжение уменьшается
на 40%. Относительное удлинение до дозы 108 рад
изменяется незначительно, затем резко падает и
при дозе 109 рад уменьшается приблизительно на
80% (см. рис. 3.12). Изменения прочности при из-
гибе и сжатии пенополиуретановых слоистых
конструкций после облучения до дозы 1 • 109 рад
не обнаружено [43].
Полиформальдегид — белый, непрозрачный,
легко окрашиваемый термопластичный материал,
получаемый полимеризацией формальдегидов, в
США его называют делрин. Полиформальдегид
обладает хорошими механическими и диэлектри-
ческими свойствами.
Радиационная стойкость полиформальдегида
уже при дозе 4,4-10® рад крайне низка, что объ-
Рис. 3.13. Изменение свойств политетрафторэтилена
(сплошная кривая), полихлортрифторэтилена (пунк-
тир) и сополимера гексафторопрепа и тетра-
фторэтилепа (штрих-пунктир) в результате облу-
чения.
ясняется деструкцией молекулярных цепей (см.
рис. 3.12) (14].
Фторопласты представляют собой полимеры
фторопроизводных этилена. Наибольшее приме-
нение получили: тетрафторэтилен (фторопласт 4,
тефлон) и политрифторхлорэтилен (фторопласт3,
кель-F, флюоретан, генетрон). Существуют другие
разновидности фторопластов — фторопласты 4Д,
ЗМ. 40 и 42, физико-механические и диэлектриче-
ские свойства которых мало отличаются от фто-
ропласта 3 и фторопласта 4. Применяют их глав-
ным образом в электро- и радиотехнике.
Фторопласты изменяют свойства после облу-
чения относительно низкими дозами. Прочность
при растяжении образцов тефлона толщиной
3,6 мм, облученных до дозы 4 • 106 рад, уменьши-
лась до половины исходного значения. Относи-
тельное удлинение после облучения до 3-106 рад
уменьшилось на 50%. При дозе облучения
(6-4-7) • 107 рад прочность при растяжении соста-
вила 25% исходной величины. Модуль упругости
изменяется слабо, ударная вязкость проходит че-
рез резкий максимум (500% исходного значения)
при дозе 3-106 рад (рис. 3.13), затем значение
этого параметра быстро уменьшается до одной
четверги исходного значения после дозы
6-Ю7 рад. Анализ влияния кислорода на чувстви-
тельность тефлона к действию ионизирующих из-
лучений указывает на вероятность того, что боль-
шое значение имеют мощность дозы и толщина
облучаемого изделия. По этой причине следует
иметь в виду, что изложенные данные по радиа-
ционной стойкости относятся только к образцам
толщиной до 5 мм, облученным на воздухе
при мощности дозы 10е рад.
Диэлектрические свойства — объемное удель-
ное сопротивление, диэлектрическая прочность и
сопротивление дуге — практически неизменны
при дозах облучения, которые вызывают сущест-
венное изменение физических свойств материала.
Так, после облучения тефлоновой изоляции [3] до
дозы 109 рад диэлектрическая проницаемость из-
менилась всего на 1,4±0,4%, а коэффициент по-
терь возрос на 9±2% (при частоте 4 Мгц). Тан-
генс угла потерь после облучения до дозы 4 • 109
рад увеличивается в 7 раз при частотах 1 109 и
3-109 гц и только в 2,1 раза при частоте 8,6-10®гц
(доза 1 • 109 рад). Диэлектрическая проницае-
мость при тех же уровнях облучения изменилась
на 2%.
После облучения образцов тефлона толщиной
0,58 .и.и в реакторе до дозы 1,5 -108 рад [14] элект-
рическая прочность уменьшилась на 27,4%, а по-
сле облучения образцов толщиной 3 мм электро-
нами с энергией 2 Мэв до дозы 8-107 рад объем-
ное удельное сопротивление уменьшилось
в 4 раза.
После облучения тефлона на кобальтовой ус-
тановке при мощности дозы 250 рад/сек и на
электронном ускорителе при мощности дозы
7,3-10* рад/сек на воздухе тангенс угла потерь
при частоте 1010 гц у образцов, облученных на
обеих установках до (54-10) 107 рад, увеличился
одинаково в 2 раза. При 4-10® рад и мощности
дозы 250 рад/сек. тангенс угла потерь увеличился
в 10 раз, а при мощности дозы 7,3-104 рад/сек. —
в 3 раза. Изменений диэлектрической проницае-
мости не обнаружено [44]. В процессе облучения
проводимость политетрафторэтилена возрастает.
В у-поле Со60 при мощности дозы 15 рад/сек и
температуре 30°С абсолютное значение электро-
проводности возрастает примерно в 100 раз по
сравнению с исходным [9].
Радиационная стойкость флюоретеиа несколь-
ко выше. Прочность при растяжении не снижает-
ся после облучения до дозы 5-107 рад, с увеличе-
нием дозы снижение прочности происходит быст-
ро [4]. Относительное удлинение и ударная
вязкость при той же дозе снизились до половины
исходного значения, а прочность на сдвиг — при-
мерно на 10%. Модуль упругости при облучении
медленно возрастает (см. рис. 3.13).
После облучения образцов флюоретена тол-
щиной 0,7 и 3 мм до дозы 3-10® рад изменений
объемного удельного сопротивления, электриче-
ской прочности и сопротивления дуге не обнару-
жено [14].
Известны [14] некоторые сополимеры фторо-
пластов, например, тетрафторэтилена и гекса-
фторпропилена тефлон 100 X. Физико-механи-
ческие характеристики после облучения этого со-
полимера еще меньше, чем для тефлона
(см. рис. 3.13).
После облучения сополимера тетрафторэтиле-
на с гексафторпропиленом на кобальтовой уста-
новке до дозы 2,5-108 рад при мощности дозы
250 рад!сек на воздухе изменений тангенса угла
потерь при частоте 1010 гц и диэлектрической про-
ницаемости не обнаружено, после облучения до
8- 10е рад эти характеристики увеличились в
1,5 раза [44]. Исследованиями диэлектрических
характеристик (е, tgft в широком диапазоне час-
тот — от 100 до 500 гц) политетрафторэтилена,
политрифторхлорэтилена, а также сополимера те-
трафторэтилена и гексафторпропилена после об-
лучения [24] установлено, что наиболее резкие из-
менения обнаруживаются в поведении политет-
рафторэтилена. При дозе в 106 рад значение tgd
возрастает на 3 порядка при 100 гц и на 1 поря-
док при 100 кгц. При дальнейшем росте дозы об-
лучения значение tg 6 значительно снижается.
Изменение диэлектрических характеристик сопо-
лимера тетрафторэтилена с гексафторпропиленом
меньше, чем политетрафторэтилена, но все же
вполне заметно, хотя и при несколько больших
дозах облучения (-~30—40 Мрад).
Фенолформальдегиды — термореактивные
пластичные материалы на основе фенолальде-
гидных смол — применяют в виде прессовочных
порошков, лаков и как связующее при изготовле-
нии слоистых пластиков, например, текстолитов
(пропитанные смолой ткани хлопчатобумажные,
асбестовые, из стекла), гетииаксов (пропитанная
Доза, рад
Рис. 3.14 Изменение свойств фенолформальдегида без
наполнителя (сплошная кривая), с асбестовым напол-
нителем (пунктир), с бумажным наполнителем (штрих-
пунктир) н с тканевым наполнителем (—х—х—) в ре-
зультате облучения.
смолой бумага обычная, сульфатная, асбестовая
и др.), древеснослоистых пластиков и пенопластов.
Начало изменения свойств фенольных смол
без наполнителя обнаруживается при дозе
2,7-10® рад, 25%-ное повреждение — при
1,1 -107 рад [14], а при дозах свыше 10® рад смо-
лы распухают, становятся очень хрупкими и лег-
ко разрушаются. Их сопротивления разрыву и
СЧ
Изменение свойств облученной фенольной смолы с парусиновым наполнителем
удару уменьшаются примерно на 50% при дозе
3-10® рад. 20%-ное изменение прочности на рас-
тяжение, удлинение и ударной вязкости обнару-
жено при дозе 108 рад, 20—50%-ное изменение —
при дозе 1 • 109 рад и более чем 90%-ное — при
дозе 1 • 10'° рад. Изменение основных свойств при
Рис. 3.15. Влияние наполнителей на предел
прочности при растяжении фенолформаль-
дегидных смол после облучения:
I — графитовый наполнитель; 2 — асбестовый на-
полнитель; 3 — без наполнителя; 4 —льняная
ткань; 5 — бумага.
облучении смолы каталин на 50% наступает
при дозе около 6-108 рад (рис. 3.14) [14]. Растрес-
кивание каталина происходит при дозе, близкой
к 109 рад.
Радиационная стойкость фенопластов сущест-
венно отличается от связующей смолы и зависит
от типа применяемого наполнителя. У феноплас-
тов с наполнителем из парусиновой ткани и с бу-
мажным слоистым наполнителем микарта нача-
ло изменений свойств обнаруживается уже при
дозе 3.4 • 105 рад, изменение на 25% — при дозах
2,8-10® и 8,2-10® рад соответственно (табл. 3.12).
Несколько выше стойкость у фенопластов с бу-
мажным наполнителем бакелит. Растрескива-
ние фенопластов с бумажным наполнителем
(микарта, бакелит) происходит при дозе около
2-109 рад. Более высокой радиационной стойкос-
тью обладают фенопласты на основе асбестового
и графитового наполнителя (рис. 3.15). У фено-
пласта на основе асбестового наполнителя не об-
наружены изменения прочности на растяжение,
удлинения и ударной вязкости вплоть до доз
108 рад. При дозе 109-i-1010 рад указанные свой-
ства изменяются на 20%.
Уменьшения сопротивления на изгиб у фено-
пластов, облученных до дозы 2,1 • 107 рад при ком-
натной температуре и температурах 316, 371,
427. 482° С, не обнаружено [4].
После облучения фенолформальдегидных
смол и фенопластов до дозы (3-?5)-109 рад ди-
электрические свойства не изменяются [14]. У фе-
нопласта на основе асбестового наполнителя, об-
лученного электронами на ускорителе Ван де
Граафа, диэлектрическая проницаемость умень-
шилась до 20% (10е рад) при частоте 1 кгц и на
7 % при 1 Мгц, а коэффициент потерь снизился
на 13% при 1 кгц и увеличился в 14 раз при
1 Мгц. Изменение одной или нескольких электри-
ческих характеристик примерно на 25% можно
ожидать при интегральной дозе облучения около
4,5-109 рад [4].
Эпоксидные смолы получают конденсацией
эпихлоргидрина с двух- и многоатомными фено-
лами либо прямым эпоксидированием ненасы-
щенных соединений надкислотами. Конечным
продуктом реакций конденсации или эпоксидиро-
вания являются низкомолекулярные жидкости,
способные к взаимодействию с различными от-
вердителями, в частности, с диаминами. Процесс
отверждения заключается в образовании нерас-
творимого продукта — эпоксидной смолы, обла-
дающей сетчатой трехмерной структурой. Эпок-
сидные смолы используют как конструкционный,
электроизоляционный материал, как связующее
при изготовлении стеклопластиков и прессовоч-
ных композиций, в качестве клеев, герметиков,
коррозийно- и водостойких покрытий, обладаю-
щих хорошей атмосфере- и водостойкостью.
Радиационная стойкость эпоксидных смол су-
щественно зависит от используемых отверждаю-
щих реагентов (табл. 3.13), наличия или отсутст-
вия пластификаторов и наполнителей (табл. 3.14).
При облучении эпоксидных полимеров пре-
обладающим процессом является сшивание.
Сравнение эпоксидных смол, отвержденных раз-
личными реагентами, показало, что наибольшей
радиационной стойкостью обладают смолы, от-
вержденные ароматическими, а не алифатически-
ми соединениями. Облучение первых при 70° С до
дозы 109 рад привело к снижению прочности при
изгибе до 60% исходного значения, а облучение
вторых привело к снижению прочности до 25—
30% исходного значения уже при 4-10* рад.
При облучении эпоксидные смолы изменяют
цвет от желтого до темно-красного (5-10s рад),
при более высоких дозах становятся коричневы-
ми, охрупчиваются и рассыпаются в порошок. Не-
которые смолы выдерживают облучение до дозы
9,5-108 рад без ухудшения свойств [10, 14). Более
устойчивы по отношению к облучению эпоксиды
с более высокой температурой термического раз-
рушения. Заметно также, что при облучении на
воздухе тонкие пленки эпоксидных смол облада-
Таблица 3.13
Изменение прочности на изгиб эпоксидных смол
на разных отвердителях при облучении
Отвердитель
Даля (%) исходного
значения. сохраняю-
щаяся после облуче-
ния до дозы, рад
10* 10» 10'»
Ароматический амин
Алифатический амин
Ангидрид кислоты
Ангидрид кислоты (с
длинной боковой це-
пью)
Аральдит, тип В, литой
(сопротивление сдвигу),
кГ 1см1
1190
1295
1295
805
3
3
3
3
560 4,1
80
51) 80
80
50 -80
50-80
10
50—Я0
10
80 50—80
Таблица 3.14
Относительная устойчивость к облучению эпоксидных
компаундов в зависимости от наполнителя
Вид наполнителя Доза облучения, рад
пороговое разруше- ние разруше- ние на 25% разруше- ние на 60% разруше- ние на 90%
Без наполнителя 2 10» 3.2-10» 10»» 7-10»»
Со стеклотканью 2.5-10’ 2,65- 10»« 7,4-10»° 2-10»»
С минеральным на- полнителем (окись алюминия) 7 10- 5 10» 3 10*» 10»»
Со стеклотканью и минеральным на- полнителем 8-10** 5-Ю10 1,25-10** 3,5 10»'»
ют меньшей радиационной стойкостью, чем тол-
стые образцы [25—32]. Например, облучение до
дозы 7-Ю6 рад алюминиевых листов, склеенных
эпоксидной смолой внахлестку, привело к паде-
нию прочности на растяжение и сдвиг на 30—
40%.
После облучения электронами до дозы 109 рад
на ускорителе Ван де Граафа в эпоксидной смоле
с минеральным наполнителем диэлектрическая
проницаемость увеличилась на 8% при частоте
1 кгц и не изменилась при 1 Мгц. Коэффициент
потерь при тех же частотах увеличился на 11% и
уменьшился на 27% соответственно. Удельное
объемное сопротивление изоляции магнитов ус-
корителя из эпоксидных смол с наполнителями из
окиси алюминия, усиленных стеклотканью,
уменьшается от 5,86-1014 до 1,755-10й ом-см при
дозе облучения 1,1-10'2 рад и до 7,8-1010 ож-сж
при 3,25-1012 рад. Отмечено, что после полного
падения всех механических свойств, сопротивле-
ние изоляции облученных сухих образцов все еще
составляло более 50% первоначального значе-
ния.
Таким образом, данные о радиационной стой-
кости эпоксидных смол следует увязывать с кон-
кретным составом, технологией и наполнителем.
Полиэфирные смолы представляют собой низ-
комолекулярные полимеры, способные к сополи-
меризации. Ненасыщенные полиэфирные смолы
являются термореактивными материалами, обла-
дающими небольшой вязкостью, хорошими меха-
ническими п диэлектрическими свойствами. При-
меняют полиэфирные смолы в качестве связу-
ющего для стеклопластиков, основы для лаков и
клеев, компонентов пластобетонов и т. д.
Полиэфирные смолы без наполнителя облада-
ют низкой радиационной стойкостью, при облуче-
нии твердеют и растрескиваются. В зависимости
от вида полиэфирных смол изменение свойств при
облучении начинает проявляться при дозах 105—
10е рад. Предел прочности на разрыв и ударная
вязкость при облучении уменьшаются, у некото-
Рис. 3.16. Изменение свойств полиэфира «селектрон»
(сплошная кривая), полиэфира с минеральным напол-
нителем (пунктир) в результате облучения.
рых смол предел прочности на разрыв может уве-
личиваться. Порог повреждения смолы селект-
f»OH 5003 находится при дозе 5- 10s рад (рис.3.16)
14], сильно увеличиваются прочность на
растяжение, модуль упругости и прочность на
сдвиг, уменьшаются ударная вязкость и удлине-
ние. Практически у всех смол при дозах 107 рад
происходит изменение основных свойств не менее
чем на 50%. При облучении полиэфирной смолы
селектрон до доз 1,8-10’ рад объемное удельное
сопротивление увеличилось на 3 порядка, сопро-
тивление дуге — на 9% [14].
Значительно увеличивается радиационная
стойкость полиэфирных смол при введении в их
состав наполнителей (см. рис. 3.16). После облу-
чения смолы пласкон в реакторе до дозы
4,5-109 рад объемное удельное сопротивление
уменьшилось в 3 раза, электрическая прочность
на 2% [14]. Введение минеральных наполнителей
приводит к увеличению радиационной стойкости
не менее чем в 100 раз [4]. В полиэфирных плас-
тиках со стекловолокном при дозах 2,4-107 рад
существенных изменений свойств не проявляется.
Кремнийорганнческие (силиконовые) смолы
отличаются от других синтетических смол тем,
что основная цепь макромолекул у них составле-
на не из атомов углерода, а из атомов кремния и
кислорода. Связь между кремнием и кислородом
термически более устойчива, чем связь между
атомами углерода, поэтому указанные смолы об-
ладают более высокой теплостойкостью. На ос-
нове кремнийорганнческих соединений получают
лаки, смазочные материалы, каучуки и пластиче-
ские массы. Наибольшее применение нашли
кремнийорганическнс пластмассы со стеклянны-
ми наполнителями.
Кремнийорганнческие смолы существенно не
изменяют свойств при облучении до доз 107—
108 рад, а с надлежащим наполнителем до доз
109 рад [4]. При облучении кремнийорганнческие
полимеры сначала сшиваются, а затем деструк-
тнруют.
Слоистые стеклопластики, изготовленные на
основе кремнийорганнческих смол, обладают вы-
сокой радиационной стойкостью (рис. 3.17) [14].
Изменение свойств на 50% достигается у них
230
Таблица 3.15
Изменение внешнего вида и состояния облученных электроизоляционных материалов
Э.1екг|ю»<Ж1.1иц1К‘11- ныл миге риал Иамвнеине цвета < Лраэоаяииг сетки волосяных трещин Растрескивание Примечание
Облучение потоком 2.3 101* нейтрон/см* при 25 С (Ок-Рилж)
Силиконовый кабель Окрасился и тем- но-коричневый цвет Незначитель- ное Нет Хрупкий
Сили коновый стек- лопластик То же Нет • >
Миканитовая лента, пропи- танная СИЛИ- КОНОМ » Незначительное Незначительное Слюда не изме пилась
Продолжение табл. 3.15
Элек тронзоляцкипш ft материал Изменение цвета Обргюванне сетки волосяных трещин Р итресхипанке Примечание
Облучение потоком 6,3 10” нейтрон /см1 при 160—180 ’С (Брукхейвен)
Силиконовый ка- бель Окрасился в зеле- ный цвет Значительное Незначительное —
Силиконовый плас- тик Окрасился н тем- но-коричневый цвет Нет Нет Хрупкий
Миканитовая лен- та. пропитанная силиконом Окрасился в зе- леный цвет Незначительное Незначительное Слюда почти не изменилась
только при дозах около 5-10* рад. Слоистые пла
стики на основе фенольных смол, модифициро
ванных кремнийорганикой. имеют еще лучшую
радиационную стойкость. Порог повреждения
слоистого пластика, армированного кремнийорга-
ническим стекловолокном, достигается при дозах
Рис. 3.17. Изменение свойств полиэтнлентерефта-
лата (пленка) (сплошная кривая) и кремнийор-
ганического пластика со стеклянным наполните-
лем (пунктир) в результате облучения.
10® рад, а предельное сопротивление разрыву не
уменьшается вплоть до доз 2,49-10® рад. Крем-
нийорганические слоистые пластики с асбестовым
наполнителем не изменяют свойств до (1,1—
2,0) • 10* рад. При дозе 6,0-108 рад предел проч-
ности на разрыв увеличился на 10%, предел
прочности на сдвиг уменьшился на 5%, твер-
дость и удельный вес увеличились на 5%, а газо-
выделение составило 7 м.л!г.
Основные диэлектрические свойства кремний-
органических смол не изменяются до дозы
10® рад, хотя в результате облучения силиконовая
«золяция изменяет цвет и несколько охрупчива-
ется (табл. 3.15).
Облучение образцов толщиной 0,3 мм из крем-
нийорганичсской смолы со слюдяным наполните-
лем до дозы 5,0 108 рад показало изменение объ-
емного сопротивления с 1-10'4 до 5-Ю11 ом-см и
снижение диэлектрическоГ1 прочности при облуче-
нии до дозы 210® рад с 254 до 196 в/мм [14].
Рис. 3.18. Изменение свойств аннлнноформаль-
дегида (сплошная кривая), меламнноформаль-
дегида с целлюлозным наполнителем (пунктир)
и карбамидной смолы (штрнх-пуиктнр) в ре-
зультате облучения.
Полиэтилентерефталат — термореактивпый
полимер, получаемый поликонденсацией этилен-
терефталата (в СССР — лавсан), используется
для изготовления жестких листов и пленок (май-
лар), а также прочных волокон (в Англин —
терилен, в США — дакрон).
При облучении полиэтилентерефталата преоб-
ладает процесс сшивания. Изменение прочности
дакрона отмечается после облучения на воздухе
Изменение свойств пленки майлар,
Условия облучения Характеристика Толщин* образца. мм
На воздухе В вакууме Прочность на растяжение, кГ/см* Относительное удлинение, % Прочность на растяжение, кГ/см* Относительное удлинение, % 0,05 0,076
дозой 107 рад. Облучение в вакууме до дозы
107 рад практически не приводит к изменению его
прочности. Покрытия нз полиэтнлснтсрефталата
рекомендуется использовать при дозах облучения
не более 5-10® рад [4]. ААайларовая пленка после
облучения меняет свои физико-механические свой-
ства согласно данным, приведенным на рис. 3.17.
Объемное удельное сопротивление майларо-
вой пленки, измеренное на образцах толщиной
2 леи, составило: до облучения 1015 ом-см-, при
дозе 2,1-Ю8 рад — ЫО’5 ом-см; а при дозе
3.6-10® рад— 1012 ом-см. Диэлектрические свой-
ства майлара сохраняются до 10е рад. Во время
облучения диэлектрическая постоянная и диэлек-
трические потери изменяются, но после прекра-
щения облучения восстанавливаются. Свойства
пленки майлар изменяются после облучения на
воздухе и в вакууме (табл. 3.16).
Аминопласты получают на основе продуктов
поликонденсации мочевины (карбамида), мела-
мина, анилина и некоторых других соединений с
формальдегидом. В результате поликонденсации
мочевины с формальдегидом образуется терморе-
активная карбамидная смола с пространственной
облученной на воздухе н вакууме
Таблица 3.1
Остаточное значение (%) характеристики после облучения до дозы. рад
10» 10» 10» 10'»
__ 80 10-50 10
80 10
80 50-80 — —
80 50—80 — —
сетчатой структурой. Карбамидная смола или мо
чевиноформальдегидная смола применяется длг
изготовления прессовочных масс.
Карбамидные смолы нс изменяют свойств*
при облучении до доз 8,3-10® рад, 25%-ное изме
нение основных свойств наступает при дозе
5,1 • 107 рад [14] (см. рис. 3.18).
Введение целлюлозных наполнителей в карба-
мидную смолу незначительно изменяет стойкость
к облучению. Так, карбамидная смола пласкон с
наполнителем из целлюлозной пульпы имеет по
рог повреждения при дозе 7,5-10® рад, 25%-ное
изменение свойств — при дозе 3-1O7 рад [4]. Не-
сколько выше стойкость к облучению карбамид-
ной смолы с целлюлозной массой. 257»-ное изме
нение прочности на растяжение и относительное
удлинение обнаружено при дозе 1-108 рад, 90—
50%-ное — при дозе 1 • 10е. Ударная вязкость при
дозе 1 • 10® рад изменилась только на 20%. После
облучения образцов карбамидной смолы обнару-
жены изменения удельного объемного сопротив-
ления и сопротивления дуге (табл. 3.17).
Анилиноформальдегидные смолы обладают
более высокой радиационной стойкостью [14].
Табл ица 3.17
Электрические свойства облученных образцов карбамид-
ной смолы толщиной 3,1 см
Доза обличе- ния, 10’ рид Удельное объем- ное сопротивление ом-см Электрическая прочность, н/лк Время сопро- тивления ду- ге,
0 2 10м 230 130
1.5 — — 120
3 — — 80
4,5 — — 60
18 1-10“ 230 20
(см. рис. 3.18). Хотя ударная вязкость таких смол
начинает увеличиваться уже при дозах около
8-105 рад, остальные свойства не меняются до
1 -10s рад и уменьшаются до 50% только при до-
зе 3,6- 10э рад. Изменений электрических свойств
анилипоформальдегидпых смол после облучения
до дозы 4-10® рад не обнаружено [14]. Изменение
свойств меламиноформальдегидных смол начина-
ется при дозах около 7,4-10® рад; прочность на
растяжение и удлинение изменяется на 25% при
дозе 6,0-107 рад, остальные свойства — при дозе
1,1-10* рад. Меламнноформальдегидные пласти-
ки, как и карбамидные, часто изготавливают с
целлюлозным наполнителем, их стойкость к облу-
чению одинакова. Изменений диэлектрических
свойств меламиноформальдегидной смолы
после облучения до доз 2,2- 10е рад не обнаруже-
но, за исключением сопротивления дуге, которое
уменьшилось в интервале доз от 0 до 2,2-10* рад
с 190 до 70 сек [14].
J.J. ЭЛАСТОМЕРЫ
Полимеры, обладающие при обычной темпе-
ратуре способностью к очень большим обратным
(упругим) и частично к необратимым (пластиче-
ским) деформациям, называют эластомерами
или каучуками. Для устранения пластических де-
формаций каучуки вулканизируют (сшивают мак-
ромолекулы поперечными связями) путем нагре-
ва и введения добавок. Обеспечение заданных
физико-технических свойств осуществляется вве-
дением в каучуки наполнителей, пластификато-
ров и других веществ. Материалы, получившиеся
в результате вулканизации, называют резинами
(вулканизатами).
Физико-технические свойства и радиационная
стойкость резин зависят от вида каучука, на базе
которого они созданы, типа и количества добавок,
а также способа их приготовления.
По характеру применения эластомеры делят
на два класса: общего и специального назначе-
ния. К первому классу относятся каучуки нату-
ральный, бутадиенстирольный, бутадиеновый,
полихлоропреновый (неопреновый) и резины, ко-
торые по свойствам сопоставимы с вулканизата-
ми натурального каучука. Они обладают высокой
эластичностью, прочностью, сопротивлением ис-
тиранию, относительным удлинением при разры-
ве, сопротивлением многократным деформациям
и применяются для изготовления шин, ремней,
трансформаторных лент, клеев и др. Ко второму
классу относятся каучуки, применение которых
обусловлено наличием в них какого-нибудь резко
выраженного свойства. Полиуретановый каучук,
фторкаучук, полисульфиднын каучук и бутилкау-
чук характеризуются газонепроницаемостью. Для
создания термостойких резин наиболее перспек-
тивны кремнинорганическин каучук и фторкау-
чук. Хорошая маслобензостонкость присуща нит-
рильному каучуку с большим содержанием ак-
рилонитрила, полисульфидному, полиуретаново-
му и фторкаучуку.
Стойкость эластомеров к облучению может
быть повышена путем использования радиацнон-
ностойких наполнителей, введения радиационно-
стойких смол и органических добавок (антира-
дов) (табл. 3.18). Результаты облучения в ком-
натных условиях на кобальтовом источнике ак-
тивностью 5,2-103 кюри [45] показали, что
введение в качестве вулканизирующего агента
тетраметилтиурамдисульфида (тиурама) вместо
серы [46, 47] с ускорителями (альтакс, каптакс,
дифенилгуандин — ДФА) снижает скорость сши-
вания, но при этом увеличивается скорость дест-
рукции. Поэтому рекомендуется применение тиу-
рама в быстросшивающихся каучуках (типа
нитрильных), но не в каучуках, характеризую-
щихся высокой скоростью деструкции (например,
натуральный каучук).
Исследования влияния минеральных наполни-
телей и саж на радиационную стойкость каучу-
ков в тех же условиях показали [45], что:
а) в резинах на основе некристаллизующихся
каучуков (бутадиенстирольпый, бутадненнит-
рильный, бутадиеновый) наполнители не оказы-
вают существенного влияния, несколько замедляя
падение прочности;
б) введение наполнителей (мел, литопон) в
резины на основе кристаллизующихся каучуков
(натуральный, полиизопреновыи, бутилкаучук)
вызывает резкое снижение скорости падения
прочности, т. е. увеличивает их радиационную
стойкость. Так, при дозе около 2-107 рад нату-
ральный каучук теряет около 50% прочности, а
Наиболее эффективные антирады для различных эластомеров
при наполнении мелом или сажен В-333 его проч-
ность практически не меняется.
В последующем изложении все эластомеры
сгруппированы по виду каучука, на базе которого
выполнена резина, и рассматриваются по мере
убывания их относительной радиационной стой-
кости.
Рис 3 19. Изменение свойств натурального каучу-
ка после облучения:
' — прочность на растяжение; 2— относительное удлине-
ние; У —остаточная деформация при разрушении: « ос-
таточнос сжатие; 5 — деформация при нагрузке 28 кГ/см';
6 — твердость по Шору.
На рис 3.20—339 обозначения те же. что и на данном
рисунке.
Натуральные каучуки (НК) получают из ла-
текса — сока каучуконосных растений. В зави-
симости от способа обработки латекса различают
сорта натурального каучука: светлый креп (полн-
изопреи), смокедшитс и др. Натуральные кау-
чуки характеризуются высокими диэлектрически-
ми свойствами, газонепроницаемостью, высокой
химической стойкостью; обладают прочностью на
разрыв 250—330 кПсм2 и относительным удлине-
нием 800—850%.
Натуральные каучуки обладают наибольшей
среди испытанных до настоящего времени эласто-
Рис. 3.20. Изменение свойств графт-полимера сти-
рола и натурального каучука (сплошная кривая)
и натурального каучука смокедшитс (пунктир)
в результате облучения.
мерой радиационной стойкостью. Преобладаю-
щей реакцией при облучении натуральных каучу-
ков является сшивание молекул, поэтому его уп-
ругие свойства ухудшаются, а твердость увеличи-
вается.
Рис. 3.21. Изменение свойств резин на основе полиуре-
танового каучука марок PR-631-70 (сплошная кривая) и
адипрен С-1 (пунктир) в результате облучения.
Рис. 3.22. Изменение свойств резин па основе полиуре-
танового каучука марок химигум XSL (сплошная кри-
вая) и гентан-S (пунктир) в результате облучения.
Полиизопрен при облучении в статических ус-
ловиях не меняет своих свойств примерно до
2-10® рад. Изменение прочности при облучении
полиизопрена начинает сказываться при дозах
2,4-107 рад, а изменения относительного удлине-
ния при 5,5-106 рад (рис. 3.19) (ниже на
рис. 3.20—3.39 обозначения те же, что и на дан-
ном рисунке); 25%ное уменьшение этих харак-
теристик отмечено при дозах 1,5-10® и 5-107 рад
соответственно [14—48].
Радиационная стойкость вулканизата смокед-
шитс несколько хуже (рис. 3.20). Прочность и от-
носительное удлинение начинают изменяться уже
при дозе примерно 106 рад. Относительное удли-
нение при дозе 10® рад составляет уже 25% пер-
воначального [14].
Диэлектрические свойства резин на основе на-
туральных каучуков изменяются незначительно до
доз 10 7 рад, при более высоких дозах они начина-
ют заметно ухудшаться. Так, после облучения
вулканизата околайт 313 до дозы 7,0-10® рад
объемное удельное сопротивление снижается с
4,4-10 14 до 1 • 1012 ом-см; после облучения элект-
ронами с энергией 2,0 Мэв до дозы 2,1-107 рад
объемное удельное сопротивление уменьшается в
4 раза; после облучения у-квантами с энергией
2,5 Мэв до дозы 3,2 -107 рад — в 3,7 раза. Объем-
ное удельное сопротивление резины околайт-око-
прен после облучения у-квантами с энергией
2,2 Мэв до дозы 1,3-107 рад уменьшается на 13%;
сопротивление резины 5013 В1 после облучения
электронами с энергией 2 Мэв до дозы в
4,1-107 рад увеличивается в 2,4 раза, а после об-
лучения у-квантами с энергией 3,0 Мэв до
3,1 • 10 7 рад не изменяется [14]
Полиуретановые каучуки (СКУ) отличаются
высокой прочностью и износоустойчивостью,
Рис. 3.23 Изменение свойств резины буна-S на ос-
нове бутадиенстирольного каучука в результате об-
лучения.
Рис. 3.24. Изменение свойств резин на основе бутадиенстн-
рольного каучука марок PR-408-70 (сплошная кривая) к
хайкар 2001 (пунктир) в результате облучения.
стойкостью к бензинам н маслам и газонепрони-
цаемостью. Прочность на разрыв наполненных
резин составляет 300—420 кг/сж2, относительное
удлинение — 400—650%.
По радиационной стойкости полиуретановые
каучуки близки к натуральным. Изменение физи-
ко-механических свойств полиуретановых каучу-
ков начинается после облучения до дозы 106 рад.
С увеличением дозы облучения наряду с уменьше-
нием прочности и относительного удлинения в
вулканизатах на основе полиуретановых каучуков
наблюдается уменьшение (20%) твердости (за
исключением вулканизата марки PR-631-70),
(рис. 3.21 и 3.22) [14, 43].
При дозах около 4 • 108 рад происходит размяг-
чение материалов, при более высоких дозах они
твердеют. Резины на основе полиуретановых кау-
чуков устойчивы к растрескиванию и сохраняют
гибкость и прочность при дозе 8,7 108 рад. При
дальнейшем облучении теряют прочность и охруп-
чиваются (9-Ю9 рад). Вулканизаты на основе
полиуретановых каучуков чувствительны к влаге,
поэтому радиационная стойкость влажных образ-
цов значительно ниже. После облучения полиуре-
тановой резины валкелан до дозы 3-109 рад объ-
емное удельное сопротивление нс изменилось [14].
Бутадиеновые (СКВ, СКД) и бутадиенсти-
рольные (СКС, СКМС) каучуки. Бутадиеновые
каучуки относятся к малопрочным каучукам (вул-
канизаты, наполненные сажей, имеют прочность
на разрыв 150—180 кПсмъ, относительное удлине-
ние 500—650%), поэтому большое распростране-
ние получили бутадиенстирольные каучуки, кото-
рые отличаются большими прочностью и сопро-
тивлением истиранию (наполненные сажен вулка-
низаты имеют прочность на разрыв 200—
300 кГ!смг и относительное удлинение 600—
700%).
Рис. 3.25. Изменение свойств резины хайкар OR-15 на
основе нитрилыюго каучука в результате облучения.
Рис. 3.26. Изменение свойств резин на основе питриль-
ных каучуков марок PR-122-70 на основе хайкар 1042
(сплошная кривая) н паркер 46-101 на основе паракрн-
ла 35 (пунктир) в результате облучения.
Ухудшение свойств бутадиенстирольных резин
при облучении связано с сшиванием, поэтому вул-
канизаты на основе бутадиенстирольных каучуков
склонны к твердению (рис. 3.23 и 3.24) [14, 49].
Характерным бутадиенстирольным эластомером
является вулканизат буна-S (см. рис. 3.23), по-
рог повреждений которого наступает при дозе
2,0-10® рад, а 25%-иое уменьшение прочности и
относительного удлинения при 2-108 и 1,7-107 рад
соответственно. Хотя предел прочности на разрыв
у бутадиенстирольных вулканизатов PR-408-7C
и хайкар 2001 (см. рис. 3.24) не уменьшается
при облучении до доз 2-108 и даже несколько уве-
личивается (хайкар 2001), порог повреждений у
них невелик (10® рад). После облучения в воз-
душной среде кобальтом каучуков СКС 30 и СКВ
в сжатом состоянии до дозы 107 рад остаточная
деформация составила 45 и 67% соответственно
Увеличение дозы до 6-107 рад привело к умень-
шению остаточной деформации до 80 и 95% соот-
ветственно.
Диэлектрические свойства бутадиенстироль-
ных вулканизатов после облучения значительнс
изменяются; у вулканизата плиотуф уменьшилось
объемное удельное сопротивление в 10 е раз
(5- 10 е рад) [14].
Нитрильные каучуки (СКН) — сополимеры
бутадиена и акрилонитрила — обладают бензо-,
масло- и теплостойкостью. Эластичны при темпе-
ратурах от —30 до +150° С. Вулканизаты, напол-
ненные сажамн, имеют прочность на разрыв 250—
320 кГ!см? и относительное удлинение 500—600 %
Нитрильный вулканизат хайкар OR-15 имеез
порог повреждения около 106 рад, прочность на
растяжение и твердость начинают изменяться
только при дозе 2,5-107 рад (рис. 3.25) [14]
25%-ное уменьшение относительного удлинения
соответствует дозе 1,5-107 рад, а 90%-ное —
5-108 рад. Нитрнльные вулканизаты на базе хай-
кара 1042 к паракрил 35 изменяют свойства при
меньших дозах (рис. 3.26) [14]. Радиационную
стойкость таких эластомеров можно улучшить
подвулканизацией 65% метилмеркаптана.
Рис. 3.27. Изменение свойств резин на основе неопрено-
вых каучуков марок неопрен А109Д-73 (сплошная кри-
вая) н PR-227-70 (пунктир) в результате облучения.
Подробные исследования [4] показали влияние
содержания акрилонитрила и наполнителя из са-
жи на радиационную стойкость нитрильных кау-
чуков. При облучении вулканизатов хайкар до до-
зы 2,6-10’ рад установлено, что предел прочности
на растяжение увеличивается с увеличением кон-
центрации акрилонитрила, а относительное удли-
нение уменьшается. Прочность на растяжение при
добавлении в нитрильный каучук 404-80% сажи
увеличивается в 10 раз. Концентрация акрилонит-
рила или введение сажи в нитрнльные каучуки
практически не влияет на твердость резины. По-
сле облучения в воздушной среде кобальтом бу-
та диеннитрил иного каучука СКН-26 в сжатом со-
стоянии [45] до доз 107 и 6-107 рад остаточная
деформация составила 55 и 85% соответственно.
Объемное удельное сопротивление вулканизата
роялт на базе нитрильного каучука при облу-
чении до дозы Ы0’ рад уменьшилось в 100 раз
Ц4].
Неопреновые каучуки (или полихлоропрено-
вые). Сопротивление на разрыв неиаполненных
смесей составляет 250—300 кГ/см2, относительное
удлинение — 800—1000%, а смесей, наполненных
сажей, соответственно 220 кГ!см2 и окаю 600%.
По радиационной стойкости вулканизаты на
базе неопреновых каучуков близки к нитрильным,
при малых дозах преобладающим процессом яв-
ляется деструкция, при больших — сшивание.
У вулканизата на базе неопрен Л 109 Д-73
(рнс. 3.27) 25%-ное уменьшение прочности на-
блюдается при дозе около 7-107 рад, а после об-
лучения до дозы 1,5-10’ рад (75%-ное поврежде-
ние свойства) прочность начинает увеличиваться.
70%-ная потеря относительного удлинения насту-
пает при дозе 1,5-10* рад [14, 48]. Резина марки
PR-227-70 имеет несколько худшую радиацион-
ную стойкость (см. рнс. 3.27).
Диэлектрические свойства резин на базе нео-
преновых каучуков под действием излучений из-
меняются следующим образом: при облучении
электронами с энергией 2,0 ЛГ.эе резины окопрен
до дозы 4,1 107 рад объемное удельное сопротив-
ление уменьшается на 30%, при тех же дозах со-
противление резины неопрен уменьшается в
40 раз, а сопротивление резины неопрен грой—
в 4 раза. После облучения резины неопрен до дозы
2-10 9 рад объемное удельное сопротивление
уменьшилось в 20 раз, а после облучения у-кван-
тами с энергией 2,5 Мэв — на 13% [14].
Сульфохлорированный полиэтилен (хайпа-
лон)—эластомер, обладающий хорошими фи-
Рис. 3.28. Изменение свойств резин на осно-
ве сульфохлорироваиного полиэтилена ма-
рок хайпалон HW-B8 (сплошная кривая)
и PR-1401 70 (пунктир) в результате об-
лучения.
знко-механическими свойствами. Применим при
температурах от —40 до 120°С. Относительное
удлинение вулканизатов типа хайпалон изменяет-
ся в пределах от 200 до 450%, а прочность —
примерно от 80 до 150 кГ/см7. Стойкость в маслах,
смазочных материалах и азотной кислоте хоро-
шая. Ненаполненные смеси по радиационной стой-
кости близки к нитрнльным эластомерам. Саже-
150
10w
К1
Доза, рад
Рис. 3.29. Изменение свойств резины хайкар
2RA-21 на основе акрилового каучука в результа-
те облучения.
Рис. 3.30. Изменение свойств резин на основе акрило-
вых каучуков марок акрилон ЕА-5 (сплошная кривая),
PR-907-70 (пунктир) и вайрам (штрих-пунктир) в ре-
зультате облучения.
наполненные вулканизаты близки к акриловым и
нитрильным эластомерам. При облучении проч-
ность и твердость вулканизатов медленно возра-
стают до дозы около 2-10 7 рад (рис. 3. 28). Даль-
нейшее увеличение дозы облучения приводит к
быстрому увеличению прочности на разрыв, а
разрушение образцов наступает при дозе
1.5-10* рад. 25%-ное уменьшение относительного
удлинения происходит при дозах 9 -106 рад (суль-
фохлорированный полиэтилен марки PR-1401-
70) [14].
Диэлектрические свойства сульфохлорирован-
ных полиэтиленов под действием облучения изме-
няются незначительно. После облучения резины
ханпалон S2 до дозы 7,0-10 * рад объемное удель-
ное сопротивление уменьшилось в 3 раза [14].
Акриловые каучуки (СКА) — насыщенные
полиэфиры акриловой кислоты — имеют значи-
тельную стойкость к минеральным маслам, газо-
непроницаемость. озоностойкость и термостой-
кость до 180° С. Вулканизаты имеют прочность на
разрыв 100—150 кГ/см1 и относительное удлине-
ние 250—350%. По радиационной стойкости акри-
ловые каучуки несколько уступают нитрильным
и неопреновым В процессе облучения в акрило-
вых каучуках происходят процессы сшивания и
деструкции. При дозах до 8,7-107 рад преоблада-
ет деструкция, далее до 4.3-10* рад — сшивание.
Под действием облучения сополимеры бутил- или
этилакрилата с акрилонитрилом ведут себя почти
одинаково (рнс. 3.29 и 3.30): твердость увеличи-
вается. относительное удлинение уменьшается
[14]. Разрушение образцов из акриловых каучуков
на основе этилакрилата наступает при дозах
(1,34-2.0) -10* рад.
Диэлектрические свойства акриловых эласто-
меров удовлетворительны. Так, после облучения
акриловой резины хайкар 2RA-21 до дозь
7-108 рад объемное удельное сопротнвленж
уменьшилось в 12 раз [14].
Кремнийорганнческие каучуки (СКТ) (силок
саны) устойчивы до 180° С (при пернодическо»
Рис. 3.31. Изменение
ны силастик 7170 на
свойств метилсилаксановой рези-
основе кремннйорганического кау-
чука.
нагреве до 270°С) и сохраняют эластичные сво!
ства до —70° С. Имеют прочность на разрыв ок<
ло 50 кГ!см2 и относительное удлинение окол
200%. Известны несколько видов: диметил-, м<
тил-, фенил-, метилвинил-, ыетилфенилвинил-, mi
тилтрифторпронил- и нитрнлалкилсилоксаны.
В кремнийорганнческих каучуках при облуч
пни преобладают процессы сшивания. Метил-, ф
нил- и метилвнннлфенилснлоксаны более устойч:
вы к облучению, чем другие [14]. Облучение выз!
вает уменьшение относительного удлинения
увеличение предела прочности и твердости дим
тилсиликоновых резин (рис. 3. 31 и 3. 32), разру-
шение при изгибе наступает при дозе
(4-j-5)-107 рад. Образцы метилвпннлснлаксанов
разрушаются при дозах от 4,3-Ю7 до 8,7-Ю7 рад.
Фенильные снлаксаны (рис. 3.33) разрушают-
ся при дозе около 9-Ю7 рад, а 25%-ное уменьше-
Доза, рад
Рис. 3.32. Изменение свойств резин на основе
кремнийорганических каучуков; метилвннилсилак-
сана SE-750 (сплошная кривая) и диметилсилак-
сана (пунктир) в результате облучения.
ние относительного удлинения и прочности метил-
фенилсилаксана ¥-1668 (см. рис. 3.33) наступа-
ет при дозах 6-106 и 3-107 рад соответственно.
Кремнийорганические каучуки характеризу-
ются хорошими диэлектрическими свойствами в
интервале температур от —65 до +250° С. Под
действием облучения диэлектрические характери-
стики таких каучуков практически не изменяются.
Так, после облучения силиконового каучука сг
ластик 250 до дозы 7-105 рад объемное удельно
сопротивление не изменилось [14].
Фторкаучуки (СКФ) характеризуются высс
кой химической стойкостью, высокими диэлектрг
Рис. 3 33. Изменение свойств резин на основе
кремнийорганических каучуков: метилфенил-
силаксана Y-1668 (сплошная кривая) и метил-
фенилвинилсилаксана НТ-666 (пунктир) в ре-
зультате облучения.
ческими свойствами, газонепроницаемостью, оз<
ностойкостью, негорючестью, термостойкостью д
+ 350° С. Обладают прочностью на разрыв, pai
ной 130—260 кГ/см2, и относительным удлинение
от 330 до 550%.
Однако радиационная стойкость фторкаучукс
невысока. Порог повреждений вулканизатов н
базе фторкаучуков наступает примерно при дозе
10 е рад (рис. 3.34, 3.35). В сополимере трифтор-
этилена и винилндснфторида кель-F, обладаю-
щем наибольшей эластичностью из фторэласто-
меров, при облучении до доз 3-107 рад преобла-
дает процесс деструкции, что приводит к незначи-
Рнс. 3.34. Изменение свойств резин на
основе фторкаучуков: сополимера три-
фторхлорэтилена и винилиденфторида
кель-F (сплошная кривая), поли-1.1-ди-
гидрогептафторбутилакрилата 3M-1F4
(пунктир) в результате облучения.
тельному размягчению материала. Относительное
удлинение и прочность на растяжение этого эла-
стомера снижаются на 20% примерно при дозе
1,8-107 рад (см. рис. 3.34) [14].
В сополимерах винилиденфторида гексафтор-
пропилена вайтон и PR-1700-X7, а так-
же в полн-1,1-дигидрогептафторбутилакрнлате
3M-1F4 преобладают процессы сшивания
(см. рнс. 3.34 и 3.35), причем изменение относи-
тельного удлинения на 25% происходит у всех
примерно при дозах (1,84-4)-10е рад [14]. Фтор-
кремннйорганический вулканизат силастик
LS-53, занимающий промежуточное положение
Рис. 3.35. Изменение свойств резин на основе
фторкаучуков марок вайтон (сплошная кривая),
PR-1700-X7 (пунктир) и силастик LS-53 (штрих-
пунктир) в результате облучения.
между кремнийорганическими и фторсодержащи
ми эластомерами, при облучении быстро теряет
относительную прочность при растяжении (см
рис. 3.35). Потеря упругих свойств происходит
так же, как и у фторэластомера 3M-1F4.
Среди фторсодержащих эластомеров резинь
на основе адипината гексафторпропилена хайкар
НА-1 и хайкар НА-2 (рис. 3.36), содержащие
50 частей сажи, наиболее радиационно стойки.
Полисульфидные каучуки (типа тиокол) об-
ладают повышенной масло- и бензиностойкостью,
повышенной стойкостью к растворителям и могут
Рис. 3.36. Изменение свойств резни на основе
фторкаучуков: адипината гексафторпропилена
хайкар НА-1 (сплошная кривая) и хайкар IIA-2
(пунктир) в результате облучения.
использоваться при температурах от —15 до
+ 80°С. Вулканизаты имеют прочность на раз-
рыв 40—80 кГ/см2, относительное удлинение
250-5-450% и низкую радиационную стойкость. В
процессе облучения резин на базе этих каучуков
преобладает деструкция. Отличительная особен-
ность поведения полисульфидного эластомера
тиокол — медленное уменьшение относительного
удлинения с ростом дозы облучения (рис. 3.37),
что делает его перспективным для применения в
тех случаях, когда необходимо сохранить гибкость
Рис. 3.37. Изменение свойств релин на основе по-
лисульфидных каучуков (тиокол) марок
PR-1000-70 (сплошная кривая) и тиокол ST
(пунктир) в результате облучения.
Объемное удельное сопротивление полисуль-
фидных вулканизатов при облучении изменяется
значительно. Так, при облучении вулканизата
тиокол до дозы 7-108 рад объемное удельное со-
противление уменьшилось примерно в 100 раз.
300
Доза, рад
Рис. 3.38. Изменение свойств резины GR-150 на
Рис. 3.39. Изменение свойств резин на основе бу-
тилкаучуков марок PR-907-70 (сплошная кривая)
и хайкар 2002 (бронированный почти до 3%)
(пунктир) в результате облучения.
Бутиловые каучуки обладают высокой химиче-
ской и озоностойкостью, газонепроницаемостью, а
также сопротивляемостью к трещинообразова-
нию. Предел прочности на разрыв составляет
160—220 кГ/см2, а относительное удлинение —
800—900%. Эти каучуки имеют наименьшую ра-
диационную стойкость, в процессе облучения де-
стругируют. Предел прочности н твердость с уве-
личением дозы облучения уменьшаются (рис. 3.38
и 3.39). 25%-ное уменьшение прочности полиизо-
бутплена наступает при дозах 2-107 и 2-10® рад
соответственно. Однако уже при дозе 5-107 рад
эти каучуки становятся очень мягкими, превра-
щаясь в липкую массу.
После облучения бутиловых резин до дозы
1,5-108 рад объемное удельное сопротивление
уменьшилось в 103 раз [14].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
I. Никитина Т. С., Журавская Е. В., Кузьминский А. С.
Действие ионизирующих излучений на полимеры. М.,
Госхимнздат, 1959.
2. Бовен Ф. Действие ионизирующих излучений на при-
родные и синтетические полимеры. Перев. с англ. М.,
Изд-во иностр, лит., 1959.
3. Чарлзби А. Ядерные излучении и полимеры. Перев. с
англ. М., Изд-во иностр, лит., 1962.
4. Влияние облучения на материалы и элементы электрон-
ных схем. Под ред. Д. Кирхера и Р. Боумана. Перев.
с англ. Под ред. В. И. Быкова и С. П. Соловьева. М.,
Атомнздат. 1967.
5. Григорьев Г. П. и др. Полимерные материалы. М., «Выс-
шая школа», 1966.
6. Корш ан В. В. Химия высокомолекулярных соединений.
М.. Изд-во АН СССР. 1950.
7. Бушманов Б. Н., Хромов Ю. А. Физика твердого тела.
М., «Высшая школа», 1971.
8. Гейлорд Н., Марк Г. Линейные и сгсрсорсгулярные по-
лимеры. Перев. с англ. М., Изд-во иностр, лит., 1962.
9. Сажин Б. И. и др. Электрические свойства полимеров.
Л., «Химия», 1970.
10. Действие радиации на органические материалы. Сост.
Р. Болт и Дж. Кэррол. Перев. с англ. Под ред.
В. Л. Карпова. М., Атомиздат, 1965.
II. Сб.: Действие излучения па свойства материалов. Вып.
2. Новосибирск, 1963.
12. Сб.: Действие излучения на материалы и детали. Сб. ста-
тей. Перев. с англ. М., Атомиздат, 1959.
13. Currin С. G., Effects of Radialion on Silicone Wire and
Cable Insulation, 7th Annual Wire and Cable Simposium,
Asdury Park, New Jeresey, Dec. 1958.
14. Van de Voorde, Plyrn G. Radiation Damage of Materials.
MPS/Lnt CO 66—25, November 1966. Part 1 and Pari
II.
15. Кузьминский А. С., Федосеева T. С. Радиационная хи-
мия эластомеров. В сб. докладов «Школа по радиаци-
онной химии полимеров», Ташкент, Изд-во АН УзССР.
октябрь 1969, с. 56.
16. Parkinson W. W. USAEC Report ORNL-2413, Oak Ridge
National Laboratory, 1957, and other unpublished work.
17. Sears W. C., Parkinson W. W. 1 Polimer Set, 1959, 21,
No 98, p. 325.
18. Тынный A. H. Автореферат диссертации. Львов, 1970.
19. Матвеев В. К. и др. «Высокомолекул. соединения», 1969,
том XI—А, 2—666.
20. Словохотова Н. Автореферат диссертации. М.. 1971.
21. Чубарова М. Автореферат диссертации. М., 1970.
22. Власенко В. П. и др. В сб.: Радиационная химия поли-
меров. М., «Наука», 1966, с. 325.
23. Месентик Я. 3., Финкель Э. Э. «Тр. н.-и. ин-та кабельной
промышленности». Вып. X. М., «Энергия», 1966, с. 176.
24. Финкель Э. Э. и др. Радиационная химия п кабельная
техника. М„ Атомиздат, 1968.
25. Пьянков Г. Н. и др. Радиационная модификация поли-
мерных материалов. Киев, «Техника», 1966.
26. Клейн Г. А. Действие ядерных излучений и радиацион-
ная прививка па волокна. М., «Легкая индустрия», 1968.
27. Карпов В. Л. и др. В кн.: Труды Ташкентской конфе-
ренции по мирному использованию атомной энергии.
Т. 1. Ташкент, Изд-во АН УзССР. 1961.
28. Егорова 3. С. и др. «Высокомолекул. соединения», 1969,
том XI — А, 1766.
29. Амели Д. Н. и др. «Пластмассы», 1967, № 6.
30. Веселовский Р. А. и др. «Высокомолекул. соединения»,
1968, том. X—А, 4—760.
31. Карпов В. Л. и др. «Тр. и.-и. ин-та кабельной промыш-
ленности», Вып. VII. А1., «Энергия», 1966.
32. Князев В. К. Радиационная стойкость лакокрасочных
покрытий. М., Атомиздат, 1971.
33. Аникеенко В. М. и др. «Вестник электропромышленно-
сти», 1962, № 6, с. 302.
34. Koehler A. Nuel. Instrum, and Methods., 1965, 33, p. 341.
35. Gilderson R. .Mod. Plast 1962, 39 (8). p. 146
36. Timmermans R. J. AppL Polymer Sci., 1962, 6, p. 456.
37. Усманов X. У., Вахидов II. «Высокомолекул. соедине-
ния», 1969, том XII—А, 7.
38. Микитишнн С. И. и др. Прочность облученного полиме-
тилметакрилата, ФХМ, 1968, 4, 45, 9.
39. Адамеса В. «Электричество», 1964, № 4, 76.
40. Вайсберг С. Э. и др. «Высокомолекул. соединения»,
1969, том XI—А.
41. Сичкарь В. П. и др. «Химия высоких энергий», 1969, 3,
№ 5, 438.
42. Муинов Т. М. и др. «Высокомолекул. соединения», 1970,
том ХП—А, 9.
43. Bonannl A. Mater. Design Eng. 1961, 53(1), 9.
44. Матвеев В. К. и др. «Высокомолекул. соединения», 1970,
том XII—Б, с. 31—34.
45. Кузьминский А. С, Закирова М. А. О некоторых осо-
бенностях действия ионизирующих излучений на рези-
ны. В сб.: Радиационная химич полимеров. М., «Нау-
ка», 1966, с. 384.
46. Никитина Т. С. и др. В сб.: Действие ионизирующих из-
лучений на неорганические и органические системы. М„
Изд-во АН СССР. 1958. с. 333.
47. Кузьминский А С. и др. «Атомная энергия», 1956, 1,
№ 3. с. 137.
48. Дубровин Г. «Каучук и резина», 1959, 18(7), с. 6.
49. Кузьминский А. С. и др. В сб.: Радиационная химия
полимеров. М., «Паука», 1966. с. 238.
9
10
II
12
13
14
15
16
17
II
19
20
21
22
22
24
2Е
26
27
2Е
21
ЗС
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие Список литературы 3 5
Глава !. Металлы
1.1. Железо 6
1.2. Углеродистые стали .... 19
1.3. Низко- н срслнслсгированные
стали .... 67
Список литературы .... ЮЭ
Глава 2. Неметаллы
2.1. Минералы ... ... 114
2.2. Горные породы 122
2.3. Бетоны и растворы . 141
2.4. Графит . . . . 164
2.5. Стекло . 170
Список литературы 172
Глава 3. Полимеры
3.1. Общие сведения 174
3.2. Пластики .... ... 189
3.3. Эластомеры . . . .... 237
Список литературы . 261
Дубровский Виталий Борисович, Лондонский Па-
вел Александрович, Пергаменщик Борис Кли-
ментьевич, Соловьев Виталий Николаевич
РАДИАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ МАТЕРИАЛОВ
СПРАВОЧНИК
Редактор .7. С. Голубева Художественный редактор
А. Т. Кирьянов. Художник Л. С Грома. Технический ре-
дактор А. Л. Гулина. Корректор Л. С. Тимохова.
Сдано в набор 2S. IV 197.1 г. Подписано к печати 167X1 1973 г
Т—I4B54. Формат 70X90.- Бумага типографская № I. Уел
неч. л. 9.6. Уч -над л. 10.07 Тираж 3650 виз. Зак. изд. (19333
Зак. тип. 358 Цена 6S коп.
Атомиздат, 103031. Москва. К-31, ул. Жданова, 5.
Ярославский полиграфкомбннат «Соютполигряфпрома» при
Государственном комитете Совета Министров СССР по де-
лам издательств, полиграфии и книжной торговли. Ярос-
лавль, ул. Свободы. 97.