Определение элементного состава и изменения теплопроводности и электропроводности графитов марки «Hanford» и малозольного среднезернистого графита в зависимости от флюенса быстрых нейтронов.
Авторы
DOI:
https://doi.org/10.31489/2024No3/37-44Ключевые слова:
теплопроводность, электропроводность, малозольные среднезернистые графиты, графит марки «Hanford», быстрые нейтроны, флюенс, дозаАннотация
Изучение свойств графита, извлеченного из действующих ядерных реакторов, имеет важное значение для прогнозирования свойств и целостности графита в рамках оценки дальнейшей эксплуатации и продления срока службы ядерных реакторов. Целью исследования является определение электропроводности и теплопроводности графита марки малозольного среднезернистого графита в кладке тепловой колонны исследовательского реактора VVR-SM в диапазоне температур измерений, соответствующих условиям нормальной эксплуатации реактора для определения срока службы. Исследовано изменение теплопроводности и электропроводности графита GMZ, а также для сравнения графита марки «Hanford»,в зависимости от флюенса быстрых нейтронов и температуры измерений. Установлена зависимость электропроводности и теплопроводности от дозы и температуры. Показано, что чем больше флюенс нейтронов, тем больше снижаются как теплопроводность, так и электропроводность материала. Определен срок службы тепловой колонны.
Библиографические ссылки
Zhao Lu, Tang Jiang, Zhou Min, Shen Ke. (2022) A review of the coefficient of thermal expansion and thermal conductivity of graphite. New Carbon Mater, 37(3), 544–555. DOI: 10.1016/S1872-5805(22)60603-6.
Virgiliev Yu.S., Kalyagina I.P., Zemlyanikin V.F., Klimenko A.A. (2007) Graphite for the high-temperature gas-cooled reactor GT-MGR. Atomic Energy, 103 (4), 235 – 237. https://elib.biblioatom.ru/text/atomnaya-energiya_t103-4_2007/p235/ [in Russian].
Zhmurikov E.I., Romanenko A.I., Bulusheva L.G., Anikeeva O.B., Lavskaya Yu.V., Okotrub A.V., Abrosimov O.G., Tsybulya S.V., Logachev P.V., Tecchiol L. (2007) Studies of the electronic structure and properties of composites based on the 13C carbon isotope. Surface. X-ray, synchrotron and neutron studies, 11, 29 – 35. https://elibrary.ru/item.asp?id=9554577&ysclid=lxvqu4h420350625560 [in Russian].
Zhmurikov E.I., Bolkhovityanov D.Yu., Blinov M.F., Ishchenko A.V., Kot N.Kh., Titov A.T., Tsybulya S.V., Tecchio L. (2010) On the issue of the durability of reactor graphites. Surface. X-ray, synchrotron and neutron studies, 5, 89 - 99. https://elibrary.ru/item.asp?id=15108600 [in Russian].
Zhang H., Lee G., Fonseca A.F., Bolders T.L., Cho K. (2010) Isotope effect on the thermal conductivity of graphene. Journal of Nanomaterials, Article ID 537657, 1 - 6. DOI: 10.48550/arXiv.1007.1496.
Belan E.P., Pokrovskiy A.S., Kharkov D.V. (2017) The effect of thermal annealing on thermal conductivity of graphite GR-280 irradiated up to high neutron fluence. Physical and mathematical sciences, I (1), 82 - 91. DOI:10.21685/2072-3040-2017-1-8. [in Russian].
Stankus S.V., Savchenko I.V., Agazhanov A.Sh., Yatsuk, O.S.; Zhmurikov, E.I. (2013) Thermophysical properties of MPG-6 graphite. Thermophysics of High Temperatures, 51(2), 205–209. https://www.mathnet.ru/php/archive.phtml?wshow =paper&jrnid=tvt&paperid=75&option_lang=eng [in Russian].
Vlasova K.P. (1964). Graphite as a high-temperature material. Collection of articles. 420. http://elcat. lib.misis.ru/vmsua5379ghkip/index.php?url=/notices/index/IdNotice:987677977/ Source:default# [in Russian].
Tadashi M., Masaaki H. (1992) Neutron irradiation effect on the thermal conductivity and dimensional change of graphite materials. Journal of Nuclear Materials, 195(1–2), 44-50. DOI: 10.1016/0022-3115(92) 90362-O.
Yumeng Zh., Yuhao J., Shasha L., Jie Gao., Zhou Zhou., Toyohiko Yano., Zhengcao Li. (2022) The Wigner energy and defects evolution of graphite in neutron-irradiation and annealing. Radiation Physics and Chemistry, 201, 110401. DOI: 10.1016/j.radphyschem.2022.110401.
Pavlov T.R., Lestak M., Wenman M.R., Vlahovic L., Robba D., Cambriani A., Staicu D., Dahms E., Ernstberger M., Brown M., Bradford M.R., Konings R.J.M., Grimes R.W. (2020) Examining the thermal properties of unirradiated nuclear grade graphite between 750 and 2500 K. Journal of Nuclear Materials, 538, 152176. DOI:10.1016/j.jnucmat.2020.152176.
Matthew S.L. Jordan., Paul R., Karen E. V., Tjark O. van Staveren., Matthew Brown., Bruce Davies., Nassia Tzelepi., Martin Metcalfe. (2018) Determining the electrical and thermal resistivities of radiolytically-oxidized nuclear graphite by small sample characterization. Journal of Nuclear Materials, 507, 68 - 77. DOI:10.1016/j.jnucmat.2018.04.022.
Denisova E.I., Shaq A.V. (2005) Measuring thermal conductivity using the IT-λ-400 meter. Ekaterinburg, 35. https://study.urfu.ru/Aid/Publication/279/1/Denisova_Shak2.pdf [in Russian].
Abdukadyrova I.Kh., Alikulov Sh.A., Akhmedjanov F.R., Baytelesov S.A., Boltabaev A.F., Salikhbaev U.S. (2014) High-Temperature Thermal Conductivity of SAV-1 the Aluminum Alloys. Atomic Energy, 116 (2), 100 - 104. https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/ s10512-014-9825-0.pdf
Instruction manual model 3207 digital micro-ohm meter. USA (2011), 35 https://www.instrumentation2000. com/pub/media/pdf/ballantine-3207-manual.pdf
Kuntse H.I. (1989) Methods of physical measurements. Moscow, 216. https://lib-bkm.ru/12583 [in Russian].
Anne A.C., Yutai K., Snead M.A., Takizawa K. (2016) Property changes of G347A graphite due to neutron irradiation. Carbon, 109, 860 - 873. DOI:10.1016/j.carbon.2016.08.042.
