En sammanställning av kunskapsläget med fokus på erfarenheter av studier genomförda i Sverige
SSM perspektiv
Bakgrund
Bestrålningsinducerad spänningskorrosion (IASCC) är en åldringsmekanism som kan förekomma i komponenter som utsätts för ett relativt hög neutronflöde av snabba neutroner. Åldringsmekanismen innebär att materialet får en ökad känslighet för spänningskorrosion till följd av de förändringar på mikronivå i materialet som orsakas av neutronbestålningen. Eftersom förutsättningen för åldringsmekanismen är ett högt neutronflöde är det komponenter i eller i närheten av härden som kan utsättas för denna typ av degradering. Åldringsmekanismen har uppmärksammats såväl nationellt som internationellt och omfattande forskning och utvecklingsarbeten har genomförts. På senare tid har forskningen inriktats mot att undersöka material med mycket höga fluenser, detta då många reaktorer kommer att vara i drift i 60 år och för vissa reaktorer planeras ännu längre drifttider. SSM har genom åren initierat och deltagit i ett stort antal forskningsprojekt inom området IASCC i rostfritt stål och i nickelbasmaterial i BWR- och PWR-miljö. Resultaten av forskningen finns redovisad i ett stort antal forskningsrapporter och de flesta underökningar har också presenterats på internationella konferenser.
För att effektivt ta tillvara de erfarenheter som gjorts och för att underlätta för blivande specialister inom området har denna sammanfattande rapport över erhållna resultat och erfarenhet tagits fram.
Syfte
Syftet med den genomförda studien är att beskriva det aktuella kunskapsläget avseende bestrålningsinducerad spänningskorrosion för rostfritt stål och nickelbaslegeringar i BWR- och PWR-miljö samt att ge en översikt över hur kunskaper och erfarenheter byggts upp genom åren med speciellt fokus på svenska erfarenheter. Ett annat syfte med sammanställningen är att den ska vara en introduktion till området för de som önskar fördjupa sina kunskaper om IASCC i BWR- och PWR-miljö.
Resultat
För att IASCC ska uppstå fordras, precis som för andra typer av spänningskorrosion, en samverkan mellan ett känsligt material, dragspänningar och omgivande miljö. För denna åldringsmekanism är det neutronbestrålningen som gör materialet känsligt för spänningskorrosion. Trots att relativt stor kraft har ägnats åt att förstå åldringsmekanismen har genomförda studier inte kommit fram till en fullständig beskrivning av mekanismen. I Sverige har forskning avseende IASCC i BWR-miljö bedrivit sedan 1980-talet, medan studier riktade mot IASCC i PWR-miljö blev aktuellt senare. Provmetodiken för att studera IASCC har ändrats och utvecklats över tid. Tidigare användes ofta så kallade långsamma drag prov (SSRT, Slow Strain Rate Testing), på senare år används istället brottmekaniska provmetoder för att direkt mäta spricktillväxthastigheter under olika betingelser. För initieringsprovning används ringformade provstavar.
I Sverige har det upptäcks få skadefall som direkt kan klassas som IASCC. Orsaken till detta är främst att för flera BWR har interna delar i reaktortanken bytts ut. Exempelvis har härdgaller och moderatortankar byts ut och har ersatts med komponenter som har en konstruktion och ett material som minskar risken för att IASCC uppstår. För PWR har det inträffat att så kallade baffle-skruvar erhåller skador orsakade av IASCC. I Sverige har dock ingen skadad baffle-skruv ännu påträffats där skademekanismen varit IASCC. En orsak kan vara att de svenska tryckvatten reaktorerna rankas lågt bland de varianter av PWR som löper risk för att erhålla skadade baffle-skruvar pga. IASCC.
I rapporten diskuteras de faktorer som påverkar känsligheten för IASCC, inverkan av miljöfaktorer, erfarenheter av skadefall internationellt och nationellt samt motmedel. Vidare diskuteras modeller och spricktillväxtsamband, dvs. spricktillväxthastighet (mm/s) som funktion av belastning (spänningsintensitet, KI ,MPa√m). Dessa samband är viktig och nödvändig information bl.a. för plasnering av återkommande kontroller och vid bedömning och hantering av påträffade kador.