ДИСПЕРСИЯ ВОЛН ЛЭМБА В СТАЛЬНЫХ ПЛАСТИНАХ ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ УСКОРЕННЫМИ ЭЛЕКТРОНАМИ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Условия эксплуатации материалов оболочек ТВЭЛ в ядерных реакторах характеризуются интенсивным радиационным воздействием, способным вызывать значительные изменения их физико-механических свойств. Настоящая работа посвящена исследованию дисперсии волн Лэмба для материалов, используемых в оболочках тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), подвергнутых облучению потоками быстрых электронов с энергией 10 МэВ. Проведены комплексные измерения исследуемых образцов до и после облучения. Экспериментально установлены индуцированные облучением изменения практически важных характеристик стальных пластин. На основе экспериментальных данных получены уточненные дисперсионные зависимости волн Лэмба, позволившие количественно оценить и проанализировать степень радиационной модификации акустических и упругих характеристик материала, а также их корреляцию с образованием радиационных повреждений. Установлено, что волны Лэмба, возбуждаемые в нулевой симметричной моде, являются эффективным источником информации о состоянии облученности материала. Результаты проведенного исследования могут быть использованы для развития методической базы ультразвукового неразрушающего контроля и в области физического материаловедения, связанных с повышением надежности и долговечности конструкционных материалов в экстремальных условиях. В частности, полученные данные могут быть использованы при разработке более точных моделей для прогнозирования поведения конструкционных материалов в условиях интенсивных радиационных нагрузок

Об авторах

Алексей Витальевич Васильев

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: vasilev.a.v98@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-0469-7568

Аспирант, ФТИ УрФУ

Россия, 620002 Екатеринбург, ул. Мира, 19

Дмитрий Владимирович Перов

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: peroff@imp.uran.ru

Кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории квантовой наноспинтроники

Россия, 620108 Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Дмитрий Юрьевич Бирюков

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: bir-70@list.ru

кандидат физико-математических наук

Россия, 620002 Екатеринбург, ул. Мира, 19

Владимир Николаевич Костин

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: kostin@imp.uran.ru
Россия, 620108 Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 18

Анатолий Федорович Зацепин

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина

Автор, ответственный за переписку.
Email: a.f.zatsepin@urfu.ru
Россия, 620002 Екатеринбург, ул. Мира, 19

Список литературы

  1. Горбунов В. А., Андрианов С. Г., Коновальцева С. С. Оценка влияния радиационного теплообмена на параметры температурных полей ТВЭЛ различного конструктивного исполнения // Вестник ИГЭУ. 2021. № 2.
  2. Сухих А. В. Содержание кобальта и вакансионное распухание стали ЧС-68 // Атомная энергия. 2007. Т. 102. Вып. 3. С. 163—168.
  3. Обидин Ю. В., Петухов К. В., Поташников А. К., Сартаков В. Ю. Высокопроизводительный промышленный томограф для контроля ТВЭЛ // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2006.
  4. Васильев А. В., Бирюков Д. Ю., Костин В. Н., Зацепин А. Ф. Ультразвуковой контроль акустических и упругих характеристик стали 12Х18Н10Т, облученной быстрыми электронами // Дефектоскопия. 2025. № 3. С. 3—13.
  5. Клюев В. В., Ермолов И. Н., Ланге Ю. В. Неразрушающий контроль / Справочник: в 7 т. Т. 2: Ультразвуковой контроль. М.: Машиностроение, 2004. 864 с.
  6. Lamb H. On waves in an elastic plate // Proc. Roy. Soc. London. Ser. A. 1917. V. 93. P. 114—128.
  7. Викторов И. А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. М.: Наука, 1981.
  8. Weiland J., Hesser D. F., Xiong W., Schiebahn A., Markert B., Reisgen U. Structural health monitoring of an adhesively bonded CFRP aircraft fuselage by ultrasonic Lamb Waves // Proc. Inst. Mech. Eng. Part G. J. Aerosp. Eng. 2020. V. 234. Is. 13. P. 2000—2010.
  9. Ong W., Rajic N., Chiu W., Rosalie C. Lamb wave–based detection of a controlled disbond in a lap joint // Struct. Heal. Monit. 2018. V. 17. Is. 3. P. 668—683.
  10. Петров Ю. В., Гуревич С. Ю., Голубев Е. В. Оптико-термический излучатель и ЭМА-приемник ультразвуковых волн Лэмба // Дефектоскопия. 2015. № 5. С. 17—24.
  11. Золотова О. П., Бурков С. И., Сорокин Б. П. Распространение волн Лэмба и SH-волн в пластине пьезоэлектрического кубического кристалла // Журнал СФУ. Математика и физика. 2010. № 2.
  12. Бурков М. В., Еремин А. В., Бяков А. В. Диагностика ударных повреждений монолитных и сотовых углепластиков с помощью ультразвуковых волн Лэмба // Дефектоскопия. 2021. № 2. С. 33—43.
  13. Nedospasov I. A., Mozhaev V. G., Kuznetsova I. E. Unusual energy properties of leaky backward Lamb waves in a submerged plate // Ultrasonics. 2017. V. 77. P. 95—99.
  14. Park I., Jun Y., Lee U. Lamb wave mode decomposition for structural health monitoring // Wave Motion. 2014. V. 51. P. 335—347.
  15. Перов Д. В., Ринкевич А. Б. Локализация отражателей в пластинах при ультразвуковом контроле волнами Лэмба // Дефектоскопия. 2017. № 4. С. 27—41.
  16. Knor G. Damage detection in CFRP plates by means of numerical modeling of Lamb waves propagation // International Journal of Research in Engineering and Technology. 2014. V. 3. No. 12. P. 80—93.
  17. Liua X., Jiang Z., Yan Z. Improvement of accuracy in damage localization using frequency slice wavelet transform // Shock and Vibration. 2012. V. 19. No. 4. P. 585—596.
  18. Chen X., Gao Y., Bao L. Lamb wave signal retrieval by wavelet ridge // Journal of Vibroengineering. 2014. V. 16. No. 1. P. 464—476.
  19. Перов Д. В., Ринкевич А. Б. Применение вейвлетов для анализа ультразвуковых полей, детектированных лазерным интерферометром. Основные принципы вейвлетного анализа // Дефектоскопия. 2001. № 12. С. 55—66.
  20. Зацепин А. Ф. Акустические измерения. М.: Юрайт, 2024. 209 с.
  21. Su Z. Q., Ye L. Identification of damage using Lamb waves: from fundamentals to applications. Berlin, Heidelberg: Springer, 2009. 346 p.
  22. Викторов И. А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике. М.: Наука, 1966. 168 с.
  23. Ермолов И. Н., Алешин Н. П., Потапов А. И. Акустические методы контроля // Неразрушающий контроль: в 5 кн. Кн. 2. М.: Высшая школа, 1991. 283 с.
  24. Немытова О. В., Ринкевич А. Б., Перов Д. В. Использование оценки мгновенной частоты для классификации эхосигналов от различных отражателей // Дефектоскопия. 2012. № 11. С. 46–61.
  25. Муравьев В. В., Муравьева О. В., Волкова Л. В., Колпаков К. В., Девятериков Д. И., Кравцов Е. А. Анизотропия акустических свойств в тонколистовом прокате низкоуглеродистой марганцовистой стали // Дефектоскопия. 2024. № 11. С. 15—29.
  26. Drouin D., Couture A. R., Joly D., Tastet X., Aimez V., Gauvin R. CASINO V2.42: a fast and easy-to-use modeling tool for scanning electron microscopy and microanalysis users // Scanning. 2007. V. 29. No. 3. P. 92—101.
  27. Achenbach J. D. Wave Propagation in Elastic Solids. Amsterdam: North-Holland, 1973. 425 p.
  28. Комаров Д. В., Коновалов С. В., Жуков Д. В., Виноградов И. С., Панченко И. А. Анализ современной ситуации в области применения электронно-пучковой обработки различных сплавов. Часть 1 // Ползуновский вестник. 2021. № 4. С. 129—139.
  29. Markov A. B., Mesyats G. A., Remnev G. E., Rotshtein V. P., Shulov V. A. Mechanisms for Hardening of Carbon Steel with a Nanosecond High-Energy, High-Current Electron Beam // Materials Science Forum. 2007. V. 539—543. P. 2365—2370.
  30. Мороз Н. И. Модификация структуры и свойств кремнистой электротехнической стали ускоренными электронами / Взаимодействие излучений с твердым телом: материалы 15-й Междунар. конф. Минск, 26—29 сент. 2023 г. Минск: БГУ, 2023. С. 285—287.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025