MgO және Y2O5 қосындыларының әсерінен неодим цирконаты негізіндегі екі фазалы керамика түзілуінің сәулелену кезінде беріктік пен термофизикалық параметрлердің тұрақтылығына әсерін зерттеу
Авторлар
DOI:
https://doi.org/10.31489/2024No2/5-13Кілт сөздер:
неодим цирконаты, допирлеу, тұрақтылықтың артуы, радиациялық ақаулар, қатаю, жылуфизикалық параметрлерАңдатпа
Жұмыста MgO және Y2O5 қосылған неодим цирконатының (Nd2Zr2O7) ядролық отынның бөліну фрагменттерімен салыстырылатын ауыр иондармен сәулеленуден туындаған радиациялық зақымдануға төзімділігін анықтауға арналған зерттеу нәтижелері берілген. Керамиканың бұл түріне қызығушылық цирконий диоксидімен салыстырғанда жоғары жылу өткізгіштікке, сонымен қатар керамиканың сыртқы әсерлерге төзімділігін сипаттайтын жоғары беріктік параметрлеріне байланысты жаңа буын ядролық реакторларының ядросының жұмыс температурасын жоғарылату мүмкіндігімен байланысты. Бұл зерттеудің негізгі нәтижелері магний және иттрий оксидтерін құрамға қосқанда орынбасушы немесе алмастыру фазалардың түзілуінің, Nd2Zr2O7 беріктігінің тұрақтылығы мен термофизикалық параметрлерінің тұрақтылығын арттыруға, зақымдалған беткі қабатта радиациялық ақаулардың жинақталуына әсерін анықтау болып табылады. Зерттеулер барысында MgO қосындылары (композицияға қосқанда) түріндегі қоспа фазаларының және Y2Zr2O7 түріндегі алмастыру фазаларының (Y2O5 қосылғанда) түзілуі тұрақтылығының жоғарылауына әкелетіні анықталды. Nd2Zr2O7 керамикасының қаттылығы мен жарықшаққа төзімділігі, бұл жоғары дозалы сәулелену кезінде зақымдалған қабаттың деформациялық сынғыштықты болдырмайтын қосымша фазааралық шекаралардың пайда болуымен байланысты легирлеудің оң әсерін көрсетті. Зерттелетін Nd2Zr2O7 керамикасының жылуфизикалық параметрлерін анықтау кезінде легирлеу кезінде фазааралық шекаралардың пайда болуы тек жылу өткізгіштіктің жоғарылауына ғана емес, сонымен қатар Nd2Zr2O7қосылмаған керамикаларымен салыстырғанда екі фазалы керамикалар үшін сәулелену кезінде жылу өткізгіштік коэффициентінің нашарлау тенденцияларының төмендеуіне әкелетіні анықталды.
References
Davies A., Simmons M. D. (2021) Demand for ‘advantaged’hydrocarbons during the 21st century energy transition. Energy Reports. 7, 4483-4497. DOI: 10.1016/j.egyr.2021.07.013.
Stančin H., Mikulčić H., Wang X., Duić N. (2020) A review on alternative fuels in future energy system. Renewable and sustainable energy reviews. 128, 09927. DOI: 10.1016/j.rser.2020.109927.
Lorusso P., Bassini S., Del Nevo A., Di Piazza I., Giannetti F., Tarantino M., Utili M. (2018) GEN-IV LFR development: status & perspectives. Progress in Nuclear Energy. 105, 318-331. DOI: 10.1016/j.pnucene. 2018.02.005.
Yan X.L. (2023). Very High Temperature Reactor. In Handbook of Generation IV Nuclear Reactors. Woodhead Publishing. 133-165. DOI:10.1016/B978-0-12-820588-4.00009-8.
Restani R., Martin M., Kivel N., Gavillet D. (2009) Analytical investigations of irradiated inert matrix fuel. Journal of nuclear materials, 385(2), 435-442. DOI: 10.1016/j.jnucmat.2008.12.030.
Lombardi C., Luzzi L., Padovani E., Vettraino F. (2008) Thoria and inert matrix fuels for a sustainable nuclear power. Progress in Nuclear Energy. 50 (8), 944-953. DOI: 10.1016/j.pnucene. 2008.03.006.
Kelly J.E. (2014) Generation IV International Forum: A decade of progress through international cooperation. Progress in Nuclear Energy. 77, 240-246. DOI: 10.1016/j.pnucene.2014.02.010.
Zohuri B. (2020) Generation IV nuclear reactors. Nuclear reactor technology development and utilization. Woodhead Publishing. 213-246. DOI: 10.1016/B978-0-12-818483-7.00006-8.
Hellwig C., Streit M., Blair P., Tverberg T., Klaassen F.C., Schram R.P.C., Yamashita T. (2006) Inert matrix fuel behaviour in test irradiations. Journal of nuclear materials. 352 (1-3), 291-299. DOI:10.1016/j.jnucmat. 2006.02.065.
Restani R., Martin M., Kivel N., Gavillet D. (2009) Analytical investigations of irradiated inert matrix fuel. Journal of nuclear materials. 385 (2), 435-442. DOI:10.1016/j.jnucmat. 2008.12.030.
Frieß F., Liebert W. (2022) Inert-matrix fuel for transmutation: Selected mid-and long-term effects on reprocessing, fuel fabrication and inventory sent to final disposal. Progress in Nuclear Energy. 145, 104106. DOI:10.1016/j.pnucene.2021.104106.
Ledergerber G., Degueldre C., Heimgartner P., Pouchon M. A., Kasemeyer U. (2001) Inert matrix fuel for the utilisation of plutonium. Progress in Nuclear Energy. 38 (3-4), 301-308. DOI:10.1016/S0149-1970(00)00122-0.
Nuritdinov I., Tashmetov М.Yu, Khodzhaev U.O., Umarov S.Kh., Khallokov F.K. (2024). Influence of electron irradiation on the crystal structure, surface microrelief and bandganp width of the triple crystals of iron doped monoselinide of thallium and indium. Eurasian Physical Technical Journal, 20(4(46), 23–32. DOI:10.31489/2023No4/23-32.
Degueldre C., Pouchon M., Döbeli M., Sickafus K., Hojou K., Ledergerber G., Abolhassani-Dadras S.(2001) Behaviour of implanted xenon in yttria-stabilised zirconia as inert matrix of a nuclear fuel. Journal of nuclear materials. 289 (1-2), 115-121. DOI:10.1016/S0022-3115(00)00690-5.
Arima T., Yamasaki S., Torikai S., Idemitsu K., Inagaki Y., Degueldre C. (2005) Molecular dynamics simulation of zirconia-based inert matrix fuel. Journal of alloys and compounds. 398 (1-2), 296-303. DOI:10.1016/j.jallcom.2005.02.041.
Pan W., Xu Q., Qi L.H., Wang J.D., Miao H.Z., Mori K., Torigoe T. (2004) Novel low thermal conductivity ceramic materials for thermal barrier coatings. Key Engineering Materials. 280, 1497-1500. DOI:10.4028/www.scientific.net/KEM.280-283.1497.
Popov V.V., Menushenkov A.P., Ivanov A.A., Gaynanov B.R., Yastrebtsev A.A., d’Acapito F., Ponkratov K.V. (2019) Comparative analysis of long-and short-range structures features in titanates Ln2Ti2O7 and zirconates Ln2Zr2O7 (Ln= Gd, Tb, Dy) upon the crystallization process. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 130, 144-153. DOI:10.1016/j.jpcs.2019.02.019.
Shlyakhtina A.V., Belov D.A., Knotko A.V., Kolbanev I.V., Streletskii A.N., Karyagina O.K., Shcherbakova L.G. (2014) Oxygen interstitial and vacancy conduction in symmetric Ln 2±x Zr 2±x O 7±x/2 (Ln= Nd, Sm) solid solutions. Inorganic Materials. 50, 1035-1049. DOI:10.1134/S002016851410015X.
Moudir D., Kamel Z., Ait-Amar H. (2013) Synthesis and characterization of a neodymium zirconate pyrochlore doped with ytterbium:(YbxNd1-x) 2Zr2O7 (x=0.1, 0.25 and 0.4). Journal of Materials Science and Engineering. B. 3 (1B), 1-10. DOI: 55b84d5aac700.
Park S., Tracy C.L., Zhang F., Park C., Trautmann C., Tkachev S.N., Ewing R.C. (2018) Radiation-induced disorder in compressed lanthanide zirconates. Physical Chemistry Chemical Physics. 20(9), 6187-6197. DOI:10.1039/C7CP08664D.
Weber W.J., Duffy D.M., Thomé L., Zhang Y. (2015) The role of electronic energy loss in ion beam modification of materials. Current Opinion in Solid State and Materials Science. 19(1), 1-11. DOI:10.1016/j.cossms.2014.09.003.
Zhang Y., Egami T., Weber W.J. (2019) Dissipation of radiation energy in concentrated solid-solution alloys: Unique defect properties and microstructural evolution. Mrs Bulletin. 44 (10), 798-811. DOI:10.1557/mrs.2019.233.
Van Vuuren A.J., Ibrayeva A.D., O'Connell J.H., Skuratov V.A., Mutali A., Zdorovets M.V. (2020) Latent ion tracks in amorphous and radiation amorphized silicon nitride. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. 473, 16-23. DOI:10.1016/j.nimb.2020.04.009.
Van Vuuren A.J., Ibrayeva A., Rymzhanov R.A., Zhalmagambetova A., O’connell J.H., Skuratov V.A., Zdorovets M. (2020) Latent tracks of swift Bi ions in Si3N4. Materials Research Express. 7(2), 025512. DOI:10.1088/2053-1591/ab72d3.
Downloads
Түсті
Өңделді
Қабылданды
Жарияланды
How to Cite
Журналдың саны
Бөлім
License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
