Зависимости растворимости

в качестве примеров приведены зависимости распухания никеля, магния, ванадия, меди и стали 304 от температуры облучения. Видно, что при реакторном облучении многих металлов и сплавов порообразование происходит в интервале температур 0,3—0,55 Тпл, в котором температурная зависимость распухания колоколообраз-на, с максимумом при 0,4—0,45 Тпл.

Следует отметить, что для многих материалов при определенных условиях облучения наблюдаются два максимума на температурной зависимости распухания (рис. 60, 61). Анализ эксперименталь-

Не всегда начальный участок дозной зависимости распухания удается вычертить на основании результатов экспериментов. В этих случаях, исходя из имеющихся экспериментальных данных, для следующего участка дозной зависимости разрабатываются уравнения:

Экспериментально линейное увеличение распухания о дозой многократно наблюдалось при нейтронном облучении чистых металлов (магния, алюминия, никеля [67, 681), а также при ионном и электронном облучении сталей [69, 70]. Однако такой рост распухания — не единственный вариант экспериментально наблюдаемой дозной зависимости распухания металлов и сплавов. В большинстве случаев зависимость распухания металлов и сплавов от дозы может быть представлена в виде степенной функции: A V/V ~ (Ф( — Ф^п)"- Например, при нейтронном облучении тантала (Т > 580°С) [71 ], молибдена (430 < Т < 1380°С) [3, 62] и стали ОХ16Н15МЗБ в отожженном состоянии (Т = 525° С) [72] A V/V ~ ~ (Ф/)", а п соответственно равен: 0,3—0,4; 0,5 и 1,5. Для сталей значение показателя степени в дозной зависимости распухания зависит от состава и исходного состояния материала, сорта и энергии бомбардирующих частиц, температуры облучения и дозы. В частности, для стали 1.4988 показатель степени в дозной зависимости распухания при реакторном облучении линейно растет с температурой [99].

Крайне нежелательный, но экспериментально реализуемый вариант дозной зависимости распухания — ускорение распухания с дозой. Ускорение распухания G дозой наблюдалось в случае облучения холоднодеформированной стали 316 ионами Ni+ с энергией 5 МэВ при температуре 650д С (рис. 65) [81 ]. Это явление связывают с восстановлением холоднодеформированной етруктуры в процессе облучения. При реакторном облучении сталей, обработанных на твердый раствор, ускорение распухания е дозой (п > 1), по-видимому, обусловлено обеднением твердого раствора вследствие его распада 182).

цию, в частности радиационное распухание. Увеличение скорости смещения атомов не приводит к соответствующему ускорению отжига точечных дефектов, что является принципиальной причиной невоспроизводимости результатов реакторных и имитационных экспериментов. Кроме того, из экспериментальных данных следует, что тип и энергия бомбардирующих частиц через структуру первичных радиационных повреждений влияют на развитие радиационной пористости. Из графиков, представленных на рис. 66, и данных, приведенных в табл. 16, видно, что как по величине распухания, так и по зависимости распухания от дозы существует большой разброс.

Согласно зависимости распухания материалов от плотности дислокаций (см. рис. 77) для предсказания влияния холодной обработки на распухание металлов и сплавов при заданных условиях облучения необходимо знать: дислокационную структуру отожженных образцов; дислокационную структуру холоднообработан-ных образцов; изменение дислокационной структуры отожженных и холоднообработанных образцов в процессе облучения.

Рис. 77. Теоретически рассчитанная кривая зависимости распухания алюминия от плотности дислокаций:

Можно предполагать, что в металлах с размером зерна, равным или несколько большим удвоенной ширины зоны, свободной от вакансионных пор, распухание будет подавлено или замедлено. Из теоретически рассчитанной зависимости распухания стали М316 от размера зерна (рис. 79) [31] следует, что распухание резко уменьшается с измельчением зерна при размере зерна меньше 10 мкм. К настоящему времени это предположение подтверждено

Влияние одновременного введения газов наряду со смещением атомов из узлов решетки теоретически рассмотрено в работах [31, 61]. Установлено, что при скорости введения газов, не равной нулю, максимум на температурной зависимости распухания металлов и сплавов раздваивается, что неоднократно наблюдалось на экспериментально полученных температурных зависимостях радиационного распухания материала оболочек твэлов, отработавших в реакторе.

Флинн с соавторами [135] исследовал образцы, вырезанные из оболочек твэлов и полых капсул, облученных в реакторе EBR-II. В обоих случаях материал одинаков — сталь 304 L в состоянии отжига на твердый раствор. На рис. 83, а, б приведены дозные зависимости распухания материала оболочек и капсул при температурах 465 и 530° С соответственно. При температуре 465" С различие в распухании этих двух элементов проявляется при высокой дозе (> 7 • 1022 н/см2, Е > 0,1 МэВ). При температуре 530° С различие в распухании материала оболочек и капсул обнаруживается при дозе 4 • 1022 н/сма (Е > 0,1 МэВ) и резко возрастает с увеличением дозы.

Стабильность является следствием химического равновесия, существующего между фазами композита вплоть до температуры плавления эвтектики; исключения представляют лишь случаи фазовых превращений при температурах ниже температуры эвтектического превращения или слабой температурной зависимости растворимости в твердой фазе. Однако для эвтектических композитов характерна большая суммарная площадь поверхностей раздела.

для различных марок сталей и сплавов. Зная зависимости растворимости водорода в стали от температуры и давления, можно рассчитать концентрацию водорода в исследованных сталях по уравнению

рисунка видно, что даже минимально возможные на практике концентрации Си2+ значительно превышают параметр растворимости СиО, т. е. все реальные растворы являются термодинамически неустойчивыми. Известно также, что многие растворы подобного типа обладают способностью к стойкому пересыщению, поэтому экспериментальная кривая, отвечающая началу осадкообразования, может лежать выше расчетной кривой / (рис. 11.12). Следовательно, для суждения о положении действительной границы области осадкообразования необходимо привлечь прямые экспериментальные данные. На рис. 11.13 приведены термодинамически рассчитанные зависимости растворимости СиО от температуры для растворов с различными значениями рН [3]. Характерно, что при рН <; 7,4 растворимость резко уменьшается с повышением температуры. Так, повышение температуры от 20 до 100 °С уменьшает равновесную концентрацию СиО в сотни раз. При рН ;> 8,6 наблюдается так же сильно выраженная обратная зависимость: растворимость возрастает с ростом температуры. При 7,4 <^ рН <^ 8,6 кривые растворимости проходят через минимум.

Характер температурной зависимости растворимости имеет большое значение, так как определяет температурную зону преимущественного образования отложений. В кислых и близких к нейтральным растворам такой зоной является горячая часть тракта (лобовые части), а в щелочных — зона минимальной температуры, лежащая вне генератора. Практика показывает, что забивка тракта всегда происходит в области максимальных температур охлаждаемой поверхности, что и следует ожидать по данным рис. 11.13, принимая во внимание эксплуатационные значения рН.

Другую представляющую интерес часть, а именно, растворимость вещества в паре над насыщенной жидкостью в областях перегрева и закритической, более легко рассматривать во всем температурном интервале при постоянном давлении. При сверхкритических давлениях изобары непрерывны, но с резкими изменениями в псевдокритической области. М. А. Стырикович и др. [28] дали ряд кривых растворимости некоторых веществ .при давлениях от 255 до 300 атм (рис. 3.18, а). На рис. 3.18,6 изображены зависимости растворимости некоторых наиболее

Аналогично поведение сульфата кальция и гидроокиси магния. На рис. 1-6 представлены расчетные зависимости растворимости в паре ряда соединений при параметрах, отвечающих процессу расширения пара в турбине К-300-240. В головных частях машины наиболее

ние их показывает, что обработка данных относительно энтальпии, а не температуры имеет определенные преимущества. Зависимость растворимости от температуры дает очень резкий спад в зоне максимальной теплоемкости. Этот спад сильно растягивается по длине трубы, так как весьма малым изменениям температуры в данной области отвечают большие изменения энтальпии из-за высоких значений теплоемкости. Поэтому такая зависимость при равномерном по длине трубы обогреве эквивалентна изменению растворимости по длине трубы. Из рис. 6-11 наглядно видна отличительная характеристика зависимости растворимости окислов железа от па-, раметров среды в сравнении с зависимостью растворимости всех остальных соединений водной среды блока сверхкритических параметров. Только для окислов же леза растворимость их монотонно убывает с ростом температуры, становясь минимальной для выходных условий котлоагрегата. При этом зависимость от давления сказывается в наименьшей степени в сравнении с другими соединениями. Поэтому железоокисные отложения не будут образовываться в тракте блока сверхкритических параметров в том случае, если после конденсатоочистки содержание окислов железа будет равно их растворимости, отвечающей выходным параметрам, за вычетом приращения окислов железа за счет коррозии тракта от конденсатоочистки до выхода из котлоагрегата. В связи с отрицательной температурной зависимостью эта величина существенно меньше растворимости окислов железа в конденсате при его параметрах после конденсатоочистки.

0,002 вес.%. При таком содержании кислорода, в соответствии с формулой зависимости растворимости от температуры, приведенной в этой же работе, выпадение окислов начинается при температуре 175° С.

Рис. 52. График зависимости растворимости в воде газов, входящих в состав продуктов сгорания природного газа, от температуры воды и коэффициента избытка воздуха в дымовых газах.

От 400 до 750 °С (кратковременный нагрев до 1000 °С), закономерней зависимости растворимости от температуры и продолжительности испытаний не наблюдалось

Принцип действия холодной ловушки основан на использовании зависимости растворимости примесей от температуры. Как видно из материалов § 9.2, с понижением температуры