La fragilització per neutrons, de vegades més àmpliament coneguda com a fragilització per radiació, és la fragilització de diversos materials a causa de l'acció dels neutrons. Això es veu principalment en els reactors nuclears, on l'alliberament de neutrons d'alta energia provoca la degradació a llarg termini dels materials del reactor. La fragilització és causada pel moviment microscòpic dels àtoms que són colpejats pels neutrons; aquesta mateixa acció també dóna lloc a la inflor induïda per neutrons que fa que els materials creixin de mida, i l'efecte Wigner que provoca una acumulació d'energia en certs materials que pot conduir a alliberaments sobtats d'energia.
Els mecanismes de fragilització dels neutrons inclouen:
Enduriment i fixació per dislocació a causa de característiques nanomètriques creades per irradiació Generació de defectes de xarxa en cascades de col·lisions a través dels àtoms de retrocés d'alta energia produïts en el procés de dispersió de neutrons. Difusió dels defectes principals, que condueix a quantitats més elevades de difusió de soluts, així com a la formació de complexos de clústers de defectes-soluts a nanoescala, clústers de soluts i fases diferents.
Fragilització en reactors nuclears La fragilització per irradiació de neutrons limita la vida útil dels recipients a pressió del reactor (RPV) a les centrals nuclears a causa de la degradació dels materials del reactor. Per tal de funcionar amb alta eficiència i contenir aigua refrigerant de manera segura a temperatures al voltant de 290 °C i pressions d'uns 7 MPa (per a reactors d'aigua bullent) a 14 MPa (per a reactors d'aigua pressuritzada), el RPV ha de ser d'acer de secció gruixuda. A causa de les regulacions, les probabilitats de fallada del RPV han de ser molt baixes. Per aconseguir una seguretat suficient, el disseny del reactor assumeix grans esquerdes i condicions de càrrega extremes. En aquestes condicions, un mode de falla probable és una fractura ràpida i catastròfica si l'acer del recipient és fràgil. Els metalls base resistents per a RPV que s'utilitzen normalment són plaques A302B, A533B o forjades A508; es tracta d'acers de baix aliatge trempats i revenits amb microestructures bainítiques principalment revenides. Durant les últimes dècades, la fragilització dels recipients amb motors reductors s'ha abordat mitjançant l'ús d'acers més resistents amb un contingut més baix d'impureses, la disminució del flux de neutrons al qual està subjecte el recipient i l'eliminació de les soldadures de la línia de cintura. No obstant això, la fragilització continua sent un problema per als reactors més antics.
Els reactors d'aigua a pressió són més susceptibles a la fragilització que els reactors d'aigua bullent. Això es deu al fet que els PWR pateixen més impactes de neutrons. Per contrarestar això, molts PWR tenen un disseny de nucli específic que redueix el nombre de neutrons que colpegen la paret del recipient. A més, els dissenys de PWR han de tenir especialment en compte la fragilització a causa del xoc tèrmic pressuritzat, un escenari d'accident que es produeix quan l'aigua freda entra en un recipient del reactor pressuritzat, introduint una gran tensió tèrmica. Aquesta tensió tèrmica pot causar fractures si el recipient del reactor és prou fràgil.
Referències
Categoria:Neutró Categoria:Centrals nuclears