Li2ZrO3 керамикасындағы фазалық процестердің беріктік пен термофизикалық қасиеттерге әсерін зерттеу
DOI:
https://doi.org/10.31489/2022No2/13-18Кілт сөздер:
құрамында литий бар керамика, фазалық түрленулер, қаттылық, жылу өткізгіштік, ядролық материалдар.Аңдатпа
Мақала қатты фазалық синтез әдісімен алынған Li2ZrO3 керамикасының қасиеттерін зерттеуге арналған. Li2ZrO3 керамикасын зерттеу нысаны ретінде таңдау оларды тритийдің таралуы үшін материалдар ретінде пайдаланудың үлкен перспективаларына байланысты. LiO/ZrO2/Li2ZrO3 → LiO/Li2ZrO3 → Li2ZrO3 типті керамикадағы фазалық түрлендірулердің керамиканың беріктік және жылу-физикалық параметрлеріне әсер етуін зерттеу нәтижелері алынды. Зерттеулер барысында қаттылық пен жарыққа төзімділіктің өзгеруі керамика құрамындағы қоспа фазаларының фазалық құрамына және концентрациясына тікелей тәуелді екені анықталды. LiO және ZrO2 қоспалық фазаларының ығысуы қаттылықтың жоғарылауына және бір рет сығылған кезде жарықшақтың пайда болуына төзімділіктің жоғарылауына әкелетіні анықталды. 900°C-тан жоғары температурада беріктік пен термофизикалық параметрлердің өзгеруі минималды болатындығы анықталды. Бұл жағдайда LiO/ZrO2/Li2ZrO3 → Li2ZrO3 типті керамиканың фазалық құрамының өзгеруі жылу өткізгіштік коэффициентінің 15-20%-ға артуына әкеледі.
References
Lulewicz J.D., et al. Behaviour of Li2ZrO3 and Li2TiO3 pebbles relevant to their utilization as ceramic breeder for the HCPB blanket. Journal of nuclear materials. 2000, Vol. 283, pp. 1361-1365.
Martínez-dlCruz L., Pfeiffer H. Toward understanding the effect of water sorption on lithium zirconate (Li2ZrO3) during its carbonation process at low temperatures. The Journal of Physical Chemistry C. 2010. Vol. 114, №. 20, pp. 9453-9458.
Kordatos A., et al. Defect processes in Li2ZrO3: insights from atomistic modeling. Journal of Materials Science: Materials in Electronics, 2017. Vol. 28, №. 16. pp. 11789-11793.
Mukai K., Sanchez F., Knitter R. Chemical compatibility study between ceramic breeder and EUROFER97 steel for HCPB-DEMO blanket. Journal of Nuclear Materials. 2017, Vol. 488. pp. 196-203.
Carella E., et al. Tritium modelling in HCPB breeder blanket at a system level. Fusion Engineering and Design. 2017, Vol. 124, pp. 687-691.
Novoselov I.Yu, Shrager E.R., Tikhonov A. Synthesis of uranium-thorium oxide powders in low-temperature plasma of high frequency torch discharge. Eurasian Physical Technical Journal, 2022, Vol. 19(1), pp. 50-54
Hernandez F.A., et al. An enhanced, near-term HCPB design as driver blanket for the EU DEMO. Fusion Engineering and Design. 2019, Vol. 146, pp. 1186-1191.
Ciampichetti A., et al. Conceptual design of tritium extraction system for the European HCPB test blanket module. Fusion Engineering and Design. 2012, Vol. 87, №. 5-6, pp. 620-624.
Rakhadilov B.K., et al. Effect of the structure formed after bulk and surface hardening on the hardness and wear resistance of 20Cr2Ni4A steel. Eurasian Physical Technical Journal, 2022, Vol.19(1), pp. 20-25
Dell'Orco G., et al. Experimental tests on Li-ceramic breeders for the helium cooled pebble bed (HCPB) blanket design. Fusion engineering and design. 2003, Vol. 69, №. 1-4, pp. 233-240.
Rao G. J., et al. Fabrication of Li4SiO4-Li2ZrO3 composite pebbles using extrusion and spherodization technique with improved crush load and moisture stability. Journal of Nuclear Materials. 2019, Vol. 514, pp. 321-333.
Cipa J., et al. X-ray induced defects in advanced lithium orthosilicate pebbles with additions of lithium metatitanate. Fusion Engineering and Design. 2019, Vol. 143, pp. 10-15.
Rex K.A., et al. Defect Properties and Lithium Incorporation in Li2ZrO3. Energies. 2021, Vol. 14, №. 13, pp. 3963-3970.
Kulsartov T., et al. Modeling of hydrogen isotopes release from lithium ceramics Li2TiO3 during in-situ experiments using vacuum extraction method. Fusion Engineering and Design. 2021, Vol. 170, pp. 112705.
Gong Y., et al. Improvement of crushing strength and thermal conductivity by introduction of hetero-element Al into Li4SiO4.Ceramics International. 2019, Vol. 45, №. 18, pp. 24564-24569.
Yang M., et al. Tritium release behavior of Li4SiO4 and Li4SiO4+ 5 mol% TiO2 ceramic pebbles with small grain size. Journal of Nuclear Materials. 2019, Vol. 514, pp. 284-289.
Piazza G., et al. Behaviour of ceramic breeder materials in long time annealing experiments. Fusion engineering and design, 2001, Vol. 58. pp. 653-659.
Abyshev B., et al. Study of Radiation Resistance to Helium Swelling of Li2ZrO3/LiO and Li2ZrO3 Ceramics. Crystals, 2022, Vol. 12, №. 3. pp. 384-390.
Zdorovets M.V., et al. Study of Phase Formation Processes in Li2ZrO3 Ceramics Obtained by Mechanochemical Synthesis. Crystals. 2021, Vol. 12, №. 1. pp. 21-30.
Shlimas D., Kozlovskiy A. L., Zdorovets M. Study of Corrosion Resistance and Degradation Mechanisms in LiTiO2-Li2TiO3 Ceramic. Crystals. 2021, Vol. 11, №. 7, pp. 753.
