Методика трибологических испытаний углеродных материалов под воздействием ионизирующего излучения и окислительной среды

Abstract

В виду недостаточной изученности проблемы истирания ядерного графита, используемого в атомной энергетике в качестве конструкционного материала, эта работа призвана дополнить существующую проблему по этому вопросу. Цель работы - описание методики трибологических испытаний углеродных материалов в условиях окислительной среды и при воздействии ионизирующего излучения. Этот метод позволяет исследовать явление пылеобразования и изучить изменение микроструктуры ядерного графита в процессе истирания. В исследованиях в качестве истираемого тела использовался параллелепипед с линейными размерами 2x3x40 мм, а в качестве контр-тела - цилиндр с дополнительными углублениями для исследовательского оборудования. Такие геометрические размеры обусловлены глубиной проникновения электронов используемой энергии. При энергии электронов 3 МэВ глубина проникновения составляет до 9,5 мм. Трибологические испытания углеродных материалов выполнялись при нагрузке 29,4 Н. Скорость вращения контр-тела составляла 30 об./мин (47,1 мм/с пройденного пути). Разработанная методика позволяет проводить экспресс-анализ трибологических свойств углеродных материалов под воздействием ионизирующего излучения и окислительной среды. Экспериментальные исследования влияния высоких температур, излучения и кислорода на коррозионные и трибологические характеристики графита и углерод-углеродного композиционного материала при температурах 400-600 °C позволяют утверждать, что этот метод комплексно учитывает основные факторы, комплексно влияющиена процесс истирания.In view of the insufficient knowledge of the issue of abrasion of nuclear graphite as a structural material used by nuclear power engineering, this work is intended to supplement the existing work on this issue. The aim of the work is to describe the technique of tribological testing of carbon materials under oxidizing conditions and under the influence of ionizing radiation. This technique allows to investigate the phenomenon of dust formation and to study the change in the microstructure of nuclear graphite as a consequence of abrasion. In studies, as an abradable body, a parallelepiped with linear dimensions of 2x3x40 mm was used, and as a counterbody - a cylinder with additional depressions for research equipment. These geometric dimensions are due to the depth of penetration of the electrons of the energy used. For an energy of 3 MeV, the penetration depth is up to 9.5 mm. Carbon materials tribological tests were performed at a load of 29.4 N. The speed of rotation of the counter-body was 30 rpm (47.1 mm / s of the traveled path). The developed technique allows to carry out the express analysis of tribological properties of carbon materials under the influence of ionizing radiation and oxidizing environment. Experimental studies of the effect of high temperatures, radiation, and oxygen on the corrosive and tribological characteristics of graphite and carbon-carbon composite material at temperatures of 400-600 °C make it possible to assert that this method takes into account the main factors complexly affecting the attrition process.