Protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors
The processes of vacuum arc deposition of multicomponent coatings based on Cr, Ti, Al, Fe, Y, Si, and their nitrides with a thickness of 5…9 μm for the protection of zirconium alloy fuel rods were developed. The composition, structure, and mechanical properties of the coatings were determined by ele...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Problems of Atomic Science and Technology |
|---|---|
| Datum: | 2023 |
| Hauptverfasser: | , , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2023
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196094 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors / A.S. Kuprin, V.A. Zuyok, V.A. Belous, V.D. Ovcharenko, E.N. Reshetnyak, R.L. Vasilenko, G.N. Tolmachova, Ya.O. Kushtym // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 2. — С. 94-104. — Бібліогр.: 35 назв. — англ. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1862751507778109440 |
|---|---|
| author | Kuprin, A.S. Zuyok, V.A. Belous, V.A. Ovcharenko, V.D. Reshetnyak, E.N. Vasilenko, R.L. Tolmachova, G.N. Kushtym, Ya.O. |
| author_facet | Kuprin, A.S. Zuyok, V.A. Belous, V.A. Ovcharenko, V.D. Reshetnyak, E.N. Vasilenko, R.L. Tolmachova, G.N. Kushtym, Ya.O. |
| citation_txt | Protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors / A.S. Kuprin, V.A. Zuyok, V.A. Belous, V.D. Ovcharenko, E.N. Reshetnyak, R.L. Vasilenko, G.N. Tolmachova, Ya.O. Kushtym // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 2. — С. 94-104. — Бібліогр.: 35 назв. — англ. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Problems of Atomic Science and Technology |
| description | The processes of vacuum arc deposition of multicomponent coatings based on Cr, Ti, Al, Fe, Y, Si, and their nitrides with a thickness of 5…9 μm for the protection of zirconium alloy fuel rods were developed. The composition, structure, and mechanical properties of the coatings were determined by electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction analysis, and nanoindentation. Comparative studies of the protective properties of coatings during high-temperature oxidation of Zr1Nb tubes were carried out. It was found that metal coatings with a high chromium content have excellent protective properties during tests under simulated accident conditions. They are simultaneously resistant to high-temperature corrosion in air at 750…1100 °C and in water steam during thermal cycling up to 1020 °C. Hard nitride coatings, which significantly strengthen the surface of the zirconium alloy and provide good protection against oxidation in air, are less effective in water steam under thermal cycling. The coatings and processes of synthesis developed at NSC KIPT can be useful for improving fuel cladding made of zirconium alloys of the world’s leading nuclear fuel producer Westinghouse Electric Company.
Розроблено процеси вакуумно-дугового осадження багатокомпонентних покриттів на основі Cr, Ti, Al, Fe, Y, Si та їх нітридів товщиною 5…9 мкм для захисту оболонок твелів з цирконієвих сплавів. Склад, структуру та механічні властивості покриттів визначено методами електронної мікроскопії, енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії, рентгеноструктурного аналізу та наноіндентування. Проведено порівняльні дослідження захисних властивостей покриттів при високотемпературному окисленні труб Zr1Nb. Було виявлено, що металеві покриття з високим вмістом хрому мають високі захисні властивості під час випробувань в імітованих умовах аварії. Вони одночасно стійкі до високотемпературної корозії на повітрі при температурі 750…1100 °С і у водяній парі при термоциклуванні до 1020 °С. Тверді нітридні покриття, які значно зміцнюють поверхню цирконієвого сплаву і добре захищають від окислення на повітрі, менш ефективні в парах води при термоциклуванні. Розроблені у ННЦ ХФТІ покриття та процеси синтезу можуть бути корисні при вдосконалені топливних оболонок із сплавів цирконію провідного світового виробника ядерного палива Westinghouse Electric Company.
|
| first_indexed | 2025-12-07T21:11:32Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-196094 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-07T21:11:32Z |
| publishDate | 2023 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Kuprin, A.S. Zuyok, V.A. Belous, V.A. Ovcharenko, V.D. Reshetnyak, E.N. Vasilenko, R.L. Tolmachova, G.N. Kushtym, Ya.O. 2023-12-10T12:45:56Z 2023-12-10T12:45:56Z 2023 Protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors / A.S. Kuprin, V.A. Zuyok, V.A. Belous, V.D. Ovcharenko, E.N. Reshetnyak, R.L. Vasilenko, G.N. Tolmachova, Ya.O. Kushtym // Problems of Atomic Science and Technology. — 2023. — № 2. — С. 94-104. — Бібліогр.: 35 назв. — англ. 1562-6016 DOI: https://doi.org/10.46813/2023-144-094 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196094 669.296:621.793 The processes of vacuum arc deposition of multicomponent coatings based on Cr, Ti, Al, Fe, Y, Si, and their nitrides with a thickness of 5…9 μm for the protection of zirconium alloy fuel rods were developed. The composition, structure, and mechanical properties of the coatings were determined by electron microscopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction analysis, and nanoindentation. Comparative studies of the protective properties of coatings during high-temperature oxidation of Zr1Nb tubes were carried out. It was found that metal coatings with a high chromium content have excellent protective properties during tests under simulated accident conditions. They are simultaneously resistant to high-temperature corrosion in air at 750…1100 °C and in water steam during thermal cycling up to 1020 °C. Hard nitride coatings, which significantly strengthen the surface of the zirconium alloy and provide good protection against oxidation in air, are less effective in water steam under thermal cycling. The coatings and processes of synthesis developed at NSC KIPT can be useful for improving fuel cladding made of zirconium alloys of the world’s leading nuclear fuel producer Westinghouse Electric Company. Розроблено процеси вакуумно-дугового осадження багатокомпонентних покриттів на основі Cr, Ti, Al, Fe, Y, Si та їх нітридів товщиною 5…9 мкм для захисту оболонок твелів з цирконієвих сплавів. Склад, структуру та механічні властивості покриттів визначено методами електронної мікроскопії, енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії, рентгеноструктурного аналізу та наноіндентування. Проведено порівняльні дослідження захисних властивостей покриттів при високотемпературному окисленні труб Zr1Nb. Було виявлено, що металеві покриття з високим вмістом хрому мають високі захисні властивості під час випробувань в імітованих умовах аварії. Вони одночасно стійкі до високотемпературної корозії на повітрі при температурі 750…1100 °С і у водяній парі при термоциклуванні до 1020 °С. Тверді нітридні покриття, які значно зміцнюють поверхню цирконієвого сплаву і добре захищають від окислення на повітрі, менш ефективні в парах води при термоциклуванні. Розроблені у ННЦ ХФТІ покриття та процеси синтезу можуть бути корисні при вдосконалені топливних оболонок із сплавів цирконію провідного світового виробника ядерного палива Westinghouse Electric Company. en Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Problems of Atomic Science and Technology Physics of radiation and ion-plasma technologies Protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors Захисні вакуумно-дугові покриття на паливних оболонках з цирконієвих сплавів для запобігання катастрофічному розвитку аварійних ситуацій на ядерних реакторах Article published earlier |
| spellingShingle | Protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors Kuprin, A.S. Zuyok, V.A. Belous, V.A. Ovcharenko, V.D. Reshetnyak, E.N. Vasilenko, R.L. Tolmachova, G.N. Kushtym, Ya.O. Physics of radiation and ion-plasma technologies |
| title | Protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors |
| title_alt | Захисні вакуумно-дугові покриття на паливних оболонках з цирконієвих сплавів для запобігання катастрофічному розвитку аварійних ситуацій на ядерних реакторах |
| title_full | Protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors |
| title_fullStr | Protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors |
| title_full_unstemmed | Protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors |
| title_short | Protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors |
| title_sort | protective vacuum-arc coatings on zirconium alloy fuel cladding to prevent catastrophic accidents at nuclear reactors |
| topic | Physics of radiation and ion-plasma technologies |
| topic_facet | Physics of radiation and ion-plasma technologies |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/196094 |
| work_keys_str_mv | AT kuprinas protectivevacuumarccoatingsonzirconiumalloyfuelcladdingtopreventcatastrophicaccidentsatnuclearreactors AT zuyokva protectivevacuumarccoatingsonzirconiumalloyfuelcladdingtopreventcatastrophicaccidentsatnuclearreactors AT belousva protectivevacuumarccoatingsonzirconiumalloyfuelcladdingtopreventcatastrophicaccidentsatnuclearreactors AT ovcharenkovd protectivevacuumarccoatingsonzirconiumalloyfuelcladdingtopreventcatastrophicaccidentsatnuclearreactors AT reshetnyaken protectivevacuumarccoatingsonzirconiumalloyfuelcladdingtopreventcatastrophicaccidentsatnuclearreactors AT vasilenkorl protectivevacuumarccoatingsonzirconiumalloyfuelcladdingtopreventcatastrophicaccidentsatnuclearreactors AT tolmachovagn protectivevacuumarccoatingsonzirconiumalloyfuelcladdingtopreventcatastrophicaccidentsatnuclearreactors AT kushtymyao protectivevacuumarccoatingsonzirconiumalloyfuelcladdingtopreventcatastrophicaccidentsatnuclearreactors AT kuprinas zahisnívakuumnodugovípokrittânapalivnihobolonkahzcirkoníêvihsplavívdlâzapobígannâkatastrofíčnomurozvitkuavaríinihsituacíinaâdernihreaktorah AT zuyokva zahisnívakuumnodugovípokrittânapalivnihobolonkahzcirkoníêvihsplavívdlâzapobígannâkatastrofíčnomurozvitkuavaríinihsituacíinaâdernihreaktorah AT belousva zahisnívakuumnodugovípokrittânapalivnihobolonkahzcirkoníêvihsplavívdlâzapobígannâkatastrofíčnomurozvitkuavaríinihsituacíinaâdernihreaktorah AT ovcharenkovd zahisnívakuumnodugovípokrittânapalivnihobolonkahzcirkoníêvihsplavívdlâzapobígannâkatastrofíčnomurozvitkuavaríinihsituacíinaâdernihreaktorah AT reshetnyaken zahisnívakuumnodugovípokrittânapalivnihobolonkahzcirkoníêvihsplavívdlâzapobígannâkatastrofíčnomurozvitkuavaríinihsituacíinaâdernihreaktorah AT vasilenkorl zahisnívakuumnodugovípokrittânapalivnihobolonkahzcirkoníêvihsplavívdlâzapobígannâkatastrofíčnomurozvitkuavaríinihsituacíinaâdernihreaktorah AT tolmachovagn zahisnívakuumnodugovípokrittânapalivnihobolonkahzcirkoníêvihsplavívdlâzapobígannâkatastrofíčnomurozvitkuavaríinihsituacíinaâdernihreaktorah AT kushtymyao zahisnívakuumnodugovípokrittânapalivnihobolonkahzcirkoníêvihsplavívdlâzapobígannâkatastrofíčnomurozvitkuavaríinihsituacíinaâdernihreaktorah |