Моделювання Залежностей Корозійної Резистентності Від Легуючого Елемента Fe Цирконієвих Оболонок Твелів Ядерних Реакторів АЕС

Подальший розвиток ядерної енергетики значною мірою залежить від розроблення передових конструкційних матеріалів для реакторів нового покоління та вдосконалення матеріалів для діючих атомних електростанцій. Високі вимоги до конструкційних матеріалів щодо вмісту домішкових елементів, зокрема заліза, можуть бути виконані лише за умови використання високочистих металів як вихідних компонентів та застосування нових технологій їхнього виробництва. У статті представлені основні результати досліджень з моделювання залежностей корозійної резистентності від легуючого елемента цирконієвих сплавів, на прикладі вітчизняного цирконієвого сплаву Zr1%Nb, властивості якого протягом років досліджувалися в Національному науковому центрі «Харківський фізико-технічний інститут» Національної академії наук України , для елементів активних зон існуючих та перспективних реакторів з водою під тиском. Наведено огляд і деякі результати сучасних досліджень науковців-ядерників щодо вивчення процесів корозії в цирконієвих сплавах різного складу (Zr1%Nb, Zircaloy-4, Zr-1,5%Sn та ін.), які застосовуються як конструкційні матеріали елементів активних зон ядерних реакторів типу ВВЕР, PWR, CANDU, BWR. Також наведено аналіз робіт щодо моделювання і розуміння процесу корозії, яка є багатомасштабним, багатофазним, багатопараметричним процесом. Легування цирконієвих сплавів з Fe є перспективним у розробленні технології вітчизняного виробництва матеріалів для облицювання тепловидільних елементів реакторів з високою надійністю і безпекою, що дуже важливо для розвитку атомної промисловості України. Розглянуто метод оптимізації кількості легуючого елемента Fe в конструкційних цирконієвих сплавах на прикладі українського сплаву Zr1%Nb на основі інтервального аналізу. Результати моделювання показали, що поліноміальна регресія, заснована на ймовірнісних оцінках та застосуванні методу найменших квадратів для визначення оптимальної кількості вмісту заліза Fe в цирконієвому сплаві Zr1%Nb з метою мінімізації швидкості утворення корозії, не завжди дає достовірні результати. Також інтервальна регресія, створена за цією концепцією, не у всіх випадках вирішує проблему. Прийшли до висновку, що перспективним ефективним підходом до побудови достовірної моделі визначення оптимальної кількості вмісту заліза Fe в цирконієвих сплавах оболонок твелів (на прикладі сплаву Zr1%Nb) з метою мінімізації швидкості утворення корозії є застосування алгоритмів чисельних методів інтервального аналізу в умовах обмежених похибок у вхідній інформації результатів випробувань та відсутності ймовірнісних характеристик цих похибок.