Исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе
Представлены результаты исследований по разработке физико-химических и технологических основ по- лучения ядерно-чистого циркония и сплава на его основе, выполненные в ННЦ ХФТИ. Разработана техно- логия производства слитков реакторного сплава цирконий-1% ниобия из отечественного сырья для изготов-...
Saved in:
| Published in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Date: | 2009 |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90700 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе / Н.Н. Пилипенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 12-18. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859520094557700096 |
|---|---|
| author | Пилипенко, Н.Н. |
| author_facet | Пилипенко, Н.Н. |
| citation_txt | Исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе / Н.Н. Пилипенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 12-18. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Представлены результаты исследований по разработке физико-химических и технологических основ по-
лучения ядерно-чистого циркония и сплава на его основе, выполненные в ННЦ ХФТИ. Разработана техно-
логия производства слитков реакторного сплава цирконий-1% ниобия из отечественного сырья для изготов-
ления изделий реакторов ВВЭР. Проанализирована схема получения циркония на ГНПП «Цирконий», вы-
даны рекомендации по усовершенствованию технологических процессов производства ядерно-чистого цир-
кония. Результаты проведенных исследований позволили разработать исходные данные для технико-
экономического обоснования проектирования циркониевого производства в Украине.
Представлено результати досліджень по розробці фізико-хімічних і технологічних основ отримання ядерно-чистого цирконію і сплаву на його основі, виконані в ННЦ ХФТІ. Розроблена технологія виробництва злитків реакторного сплаву цирконій-1% ніобію із вітчизняної сировини для виготовлення виробів реакторів ВВЕР. Проаналізована схема отримання цирконію на ДНВП «Цирконій», видано рекомендації по удоскона-ленню технологічних процесів виробництва ядерно-чистого цирконію. Результати проведених досліджень дозволили розробити вихідні дані для техніко-економічного обґрунтовування проектування цирконієвого виробництва в Україні.
The results of researches on development of physical-chemical and technological bases of nuclear-pure zirconium and alloy on its basis, executed in NSC KIPT, are represented. The technology of the production of the ingots of reactor alloy zirconium-1% of niobium from the domestic raw material for the manufacture of the articles for VVER reactors is developed. Recommendations on the improvement of technological processes of production of nuclear-pure zirconium are given out. The results of the conducted investigations made it possible to develop initial data for the technical and economic substantiation of the design of zirconium production in the Ukraine.
|
| first_indexed | 2025-11-25T21:02:22Z |
| format | Article |
| fulltext |
12
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2009. №6.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (18), с. 12-18.
УДК 669.296.5.002.61
ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ ПО ПОЛУЧЕНИЮ
ЯДЕРНО-ЧИСТОГО ЦИРКОНИЯ И СПЛАВА НА ЕГО ОСНОВЕ
Н.Н. Пилипенко
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
Харьков, Украина
E-mail: azhazha@kipt.kharkov.ua
Представлены результаты исследований по разработке физико-химических и технологических основ по-
лучения ядерно-чистого циркония и сплава на его основе, выполненные в ННЦ ХФТИ. Разработана техно-
логия производства слитков реакторного сплава цирконий-1% ниобия из отечественного сырья для изготов-
ления изделий реакторов ВВЭР. Проанализирована схема получения циркония на ГНПП «Цирконий», вы-
даны рекомендации по усовершенствованию технологических процессов производства ядерно-чистого цир-
кония. Результаты проведенных исследований позволили разработать исходные данные для технико-
экономического обоснования проектирования циркониевого производства в Украине.
Дальнейшее повышение безопасности, обеспече-
ние экономичности ядерной энергетики требует по-
вышения энергонапряженности, мощности единич-
ных блоков ядерно-энергетических установок
(ЯЭУ), увеличения длительности кампаний, более
эффективного сжигания топлива, в том числе за счет
повышения качества конструкционных материалов.
Это, в свою очередь, приводит к возрастанию требо-
ваний к свойствам материалов, величине и количе-
ству допускаемых дефектов элементов конструкций.
Главными факторами, определяющими общие
требования к свойствам конструкционных материа-
лов основного оборудования ЯЭУ, являются:
- напряженное состояние, возникающее в эле-
ментах конструкций под действием механических,
термических и радиационных нагрузок;
- рабочая температура материала, обусловлен-
ная соотношением энерговыделения и теплоотвода;
- наличие химически активной среды: движуще-
гося теплоносителя, продуктов ядерных реакций и
остаточных газов;
- циклический характер работы материалов
вследствие теплосмен и изменений механических
нагрузок в процессе эксплуатации;
- радиационное воздействие на материалы: ней-
тронов с широким энергетическим спектром, гам-
ма-излучения, наведенной радиоактивности.
Практически все материалы, из которых изго-
тавливаются различные конструктивные узлы и
рабочие части ядерных установок, подвергаются
действию этих факторов во время их работы. По-
скольку длительность работы ядерных реакторов и
проектируемых термоядерных аппаратов должна
быть не менее 10 лет (иначе они будут экономиче-
ски невыгодными), то в течение этого же времени
должны бесперебойно "работать" и материалы
конструкций. Однако излучения реакторов, воздей-
ствуя на материалы, изменяют их структуру, а зна-
чит, и их прочностные, электрические и другие
свойства. Поэтому проблема усовершенствования
имеющихся и создания новых конструкционных
радиационно-стойких материалов приобретает
принципиальное значение в дальнейшем прогрессе
человечества в освоении новых источников энергии
[1].
Анализ перспектив развития мировой ядерной
энергетики показывает, что в ближайшем будущем
ее основу будут составлять реакторы на тепловых
нейтронах, охлаждаемые водой под давлением
(PWR и ВВЭР), доля которых в настоящее время
составляет более 50% [2]. В течение следующих
приблизительно 15…20 лет будут разрабатываться и
вводится в эксплуатацию проекты усовершенство-
ванных тепловых реакторов, которые должны стать
основой наращивания ядерных мощностей. Наиболее
рациональным для Украины в этот период будет по-
вышение безопасности эксплуатации, рост КИУМ,
повышение выгорания топлива, снижение эксплуа-
тационной составляющей стоимости электроэнергии
и продление проектных сроков службы основного
оборудования энергоблоков.
На 15 энергоблоках АЭС Украины с общей уста-
новленной мощностью 13835 МВт в 2008 году было
выработано 90,118 млрд кВт/ч электроэнергии, что
составляет около 50% от общего объема отечест-
венного производства электроэнергии. Потребности
АЭС Украины в топливе для реакторов типа ВВЭР-
1000 составляют 620 тепловыделяющих сборок
(ТВС) в год. Сегодня все энергоблоки украинских
АЭС обеспечиваются ядерным топливом производ-
ства ОАО ТВЭЛ (Российская Федерация).
Концептуально развитие производства ядерного
топлива в Украине базируется на использовании
национальных сырьевых ресурсов, производствен-
ного и научно-технического потенциала в области
ядерных технологий, в частности добычи и перера-
ботки урановых и циркониевых руд, производства
циркониевых сплавов и проката. Все это нашло свое
отражение в стратегии развития ядерной энергетики
в Украине на период до 2030 года и дальнейшей
перспективы и государственной целевой программы
«Ядерное топливо Украины» [3].
Основным конструкционным материалом актив-
ных зон реакторов на тепловых нейтронах с водным
теплоносителем являются циркониевые сплавы, об-
ладающие низким сечением захвата тепловых ней-
тронов, хорошей радиационной и коррозионной
стойкостью.
Одной из составляющих повышения эффектив-
ности использования топлива является замена
стальных конструктивных элементов тепловыде-
ляющих сборок (направляющие трубы и дистанцио-
нирующие решетки) на циркониевый сплав с содер-
жанием гафния не более 0,01 мас.%. Такая замена
обеспечит уменьшение величины искривления ТВС
в активной зоне, т.е. повысит размерную стабиль-
ность ТВС [4]. Ограничение по содержанию гафния
(менее 0,01 мас.%) объясняется необходимостью
обеспечения минимального содержания в активной
зоне реактора материалов с повышенным коэффи-
циентом захвата нейтронов.
Даже очень малые добавки эффективно влияют
на физико-механические и физико-химические
свойства циркония, что может повлечь за собой из-
менение механических и коррозионных свойств
циркониевых сплавов, а также изменение оптималь-
ных режимов деформационной и термической обра-
ботки. Кроме того, возможно также влияние сово-
купного содержания нового состава примесей на
свойства циркониевых сплавов.
Необходимость и целесообразность развития
циркониевого производства, организация производ-
ства комплектующих изделий для тепловыделяю-
щих сборок и ядерного топлива вызвана возможно-
стью:
- снижения расходов на приобретение ядерного
топлива за границей за счет собственного производ-
ства топлива;
- обеспечения диверсификации поставок ядер-
ного топлива на атомные электростанции Украины
и, как следствие, повышения надежности энерго-
обеспечения страны.
Производство ядерного топлива должно вклю-
чать изготовление циркониевой продукции и ТВС.
Изготовление циркониевой продукции состоит из
следующих процессов:
- производство двуокиси циркония из цирко-
ниевого концентрата;
- производство циркониевой губки из двуокиси
циркония;
- производство циркониевого сплава и заготов-
ки из циркониевого сплава;
- производство циркониевого проката (труба,
прут, лента);
- изготовление комплектующих изделий;
- производство ТВС.
В Украине имеется сырьевая и производственная
база [5], реконструкция и расширение которой даст
возможность создать полный цикл циркониевого
производства до 2013 года, как предусмотрено
Энергетической стратегией Украины на период до
2030 года. Решение проблемы циркониевого произ-
водства будет способствовать укреплению нацио-
нальной безопасности Украины и повышению эко-
номической эффективности.
Создаваемая в Украине технология изготовления
сплава Zr + 1 мас. % Nb (ZrlNb) на основе отечест-
венного циркония должна обеспечить достижение
характеристик, сравнимых с характеристиками
штатного сплава Э-110, а изготовленные в Украине
комплектующие - обеспечить работоспособность
ядерного топлива при 4- и 5-годичных циклах рабо-
ты. Предусматривается, что применение новых тех-
нологий изготовления сплава ZrlNb обеспечит более
высокие характеристики работоспособности и на-
дежности изделий из него в сравнении с аналогом.
Для развития созданного в начале 70-х годов
прошлого столетия промышленно-эксперименталь-
ного производства циркония в ННЦ ХФТИ в по-
следние годы проведен большой объем научно-
исследовательских работ по решению следующих
задач:
- разработка физических основ рафинирования
циркония на разных этапах его производства [6,7];
- разработка технологии производства цирконие-
вой ленты для сборок ТВС;
- разработка и исследование новых циркониевых
сплавов и исследование их физико-механических
свойств [8,9];
- изучение радиационных эффектов в цирконии и
его сплавах [10];
- изучение процессов окисления циркония и его
сплавов [11];
- разработка физических основ создания радиа-
ционно-стойких изделий из циркониевых сплавов
[12];
- исследование механических свойств циркония в
широкой области температур и установление меха-
низмов, контролирующих пластическую деформа-
цию циркония и его сплавов [13].
В лаборатории физики циркония и технологий
чистых металлов ННЦ ХФТИ в содружестве с дру-
гими научными и производственными подразделе-
ниями проведен комплекс материаловедческих и
технологических исследований, направленных на
обоснование создания производства циркониевых
сплавов и изделий на их основе для ядерного топли-
ва реакторов ВВЭР из отечественного сырья. Разра-
ботаны физико-химические основы получения ядер-
но-чистого циркония, пригодного для использова-
ния в ядерной энергетике. Проведено физическое
обоснование и экспериментальное исследование
поведения примесей в процессе рафинирования
циркония методом электронно-лучевой плавки
(ЭЛП) в высоком вакууме. Получены образцы цир-
кония ядерной чистоты и изучено влияние чистоты
циркония на его свойства. Расчетами и эксперимен-
тально показана эффективность использования рас-
кисляющих компонентов для очистки циркония от
кислорода при вакуумной плавке. Предложена кон-
цепция уменьшения содержания кислорода в цирко-
нии благодаря введению алюминия в исходное сы-
рье на предварительных стадиях производства, в
частности при восстановлении, в результате образо-
вания и удаления оксида алюминия в процессе ЭЛП
циркония, что приводит к повышению качества
циркония [5-9, 14].
С целью усовершенствования технологического
процесса получения циркония реакторной чистоты
были проведены систематические исследования по
13
очистке циркония от примесей. Благоприятные ус-
ловия рафинирования в сочетании с оптимальной
технологией позволяют достигать при ЭЛП значи-
тельного повышения чистоты циркония. Как следу-
ет из обобщенных результатов систематических ис-
следований процесса рафинирования йодидного и
кальциетермического циркония (КТЦ) методом
ЭЛП в установке с комбинированной откачкой,
микротвердость йодидного циркония снижается с
1200 до 800 МПа, происходит существенное умень-
шение концентрации металлических и газовых при-
месей (рис. 1), а также снижается твердость. На ос-
нове проведенных исследований выработаны реко-
мендации по улучшению производства циркония,
что позволит выбрать оптимальную технологиче-
скую схему промышленного производства слитков
сплава Zr-lNb для изготовления твэльных труб и
других изделий для реакторов ВВЭР-1000.
0
0,04
0,08
0,12
0,16
0,2
исх 1 ЭЛП 2 ЭЛП
C
од
ер
ж
ан
ие
к
ис
ло
ро
да
, м
ас
.% Zr(КТЦ)
Zr(иод)
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
Fe Al Cu Ni Mn Cr Ca Si
С
од
ер
ж
ан
ие
, м
ас
.%
исходный
1 ЭЛП
2 ЭЛП
ТУ 95.2185-90
Рис.1. Изменение содержания кислорода и металлических примесей в цирконии после двух
последовательных ЭЛП
В ННЦ ХФТИ разработана технология получе-
ния слитков сплава Zr-1Nb на основе кальциетерми-
ческого циркония, оборотов трубного производства
и йодидного циркония с содержанием кислорода
менее 0,10 мас.%. Разработанная технология преду-
сматривает:
- выплавку исходных расходуемых электродов из
сплава КТЦ-110;
- сборку электрода из тройной шихты для перво-
го вакуумно-дугового переплава (ВДП) в кристалли-
затор диаметром 160 мм;
- проведение первого дугового переплава, полу-
чение слитков диаметром 160 мм, длиной
450…480 мм;
- сборку электрода для второго ВДП;
- проведение второго дугового переплава, полу-
чение слитков диаметром 200 мм, длиной до 450 мм.
Химический состав сплава удовлетворяет требо-
ваниям ТУ 95.166-98 на циркониевые сплавы, при-
меняемые в ядерной энергетике (табл.1). Исследо-
ваниями установлено, что структура и микрострук-
тура сплавов Zr1Nb и Э110 идентичны (рис. 2).
Твердость сплава Zr-1Nb составляет
1600…1720 МПа, а твердость сплава Э110 –
1580…1680 МПа [15]. Механические свойства ме-
талла, полученного методом двойной ВДП, иссле-
дованы в поперечном направлении при температу-
рах 20 и 380 °С. Результаты механических испыта-
ний и значения твердости приведены в табл. 2 [16].
Сравнительный анализ данных по механическим
свойствам полученного сплава и сплава Э-110 пока-
зал, что значения пределов прочности и текучести, а
также пластичности близки. Коррозийные испыта-
ния, проведенные в воде при температуре 350 °С и
давлении 16,8 МПа и в паре при 400 °С и 20,0 МПа,
показали, что сплав Zr1Nb ведет себя так же, как и
сплав Э110 [17].
Таблица 1
Содержание примесей в слитках сплава Zr1Nb после
двойного ВДП, мас.%
Примесь Zr1Nb Э110*
Al 0,00011…0,00022 0,008
B <0,00001 -
Be <0,00001 0,003
C 0,008…0,01 0,02
Ca <0,0005 0,03
Cd <0,00001 0,00003
Cl <0,0005 0,003
Cr 0,001…0,0016 0,02
Cu 0,0024…0,0045 0,005
F <0,0005 0,003
Fe 0,012 0,05
Hf 0,015…0,036 0,05
K <0,0005 0,004
Li <0,00001 0,0002
Mn <0,0005 0,002
Mo <0,001 0,005
N 0,0008…0,0014 0,006
Ni 0,002…0,003 0,02
О 0,07…0,93 0,1
Pb <0,001 0,005
Si 0,001…0,002 0,02
Ti <0,0001 0,005
Nb 0,94…1,02 0,9…1,1
*Для сплава Э110 в соответствии с ТУ 95.166-98.
14
Рис.2. Структура сплава Zr1Nb после двойной ВДП
Таблица 2
Механические свойства сплава Zr1Nb
Тисп = 20 °С Тисп = 380 °С
σB, МПа B σ0,2, МПа δ5, % ϕ, % σB, МПа B σ0,2, МПа δ5, % ϕ, %
КСU,
кгс/см2,
Тисп =20°С
440…450 385…395 14,0…15,0 49,0…50,5 150…175 120…135 16,0 70,0…79,5 8,5…9,7
Проведенные исследования по использованию
полученных слитков сплава циркония с 1% ниобия
для производства трубных заготовок, TREX-труб,
изготовлению опытно-промышленной партии
твэльных труб и изучению их основных показателей
показали, что полученный сплав отвечает требова-
ниям технических условий на сплав Э110 и может
быть использован для производства оболочечных
труб для твэлов реакторов ВВЭР-1000.
В Украине на ГНПП «Цирконий» (Днепродзер-
жинск) производился цирконий по кальциетермиче-
ской технологии, которая предусматривает получе-
ние чистого тетрафторида циркония (ТФЦ), его вос-
становление кальцием и последующую электронно-
лучевую плавку восстановленного циркония. Осо-
бенностью циркония украинского производства яв-
ляется пониженное содержание гафния [8]. С целью
установления стадий, которые приводят к повыше-
нию содержания примесей в сплаве ZrlNb, были
проанализированы основные этапы производства
циркония на ГНПП «Цирконий». Установлены ос-
новные операции, что приводят к повышенному
содержанию примесей в сплаве. Исследованы про-
цессы дегазации ТФЦ, циркония и его сплава при
нагреве в вакууме при различных температурах.
Одним из источников поступления кислорода в ме-
таллический цирконий и гафний в процессе восста-
новления является стружка кальция. В ННЦ ХФТИ
разработана конструкция установки для грануляции
кальция, внедрение которой в производство позво-
лит получать металл с заданным стабильным содер-
жанием кислорода. Рассмотрен также вопрос улуч-
шения вакуумных условий при ЭЛП циркония и его
сплавов. В случае рафинирования химически актив-
ных металлов, даже при очень низком давлении,
концентрация газовых примесей и углерода в них
может не только уменьшаться, но и расти из-за их
поглощения из остаточной атмосферы вакуумной
печи. Улучшения вакуумных условий при плавке
можно достичь заменой действующих бустерных
насосов на другие типы вакуумных насосов – элек-
троразрядных, гетероионных, титановых сублима-
ционных, сорбционных, криогенных и др. Для по-
лучения качественных слитков циркония и гафния,
которые применяются в атомной энергетике с по-
вышенными требованиями по содержанию приме-
сей внедрения, рекомендовано улучшать вакуум-
ные условия при ЭЛП на промышленных установ-
ках [7,14]. Как показали лабораторные исследова-
ния, показатели чистоты двукратного рафинирова-
ния циркония методом ЭЛП несколько лучше (см.
рис.1), поэтому рекомендуется проводить двойную
ЭЛП в промышленных условиях [9].
На основе проведенных исследований вырабо-
таны рекомендации по оптимизации и улучшению
технологических процессов производства цирко-
ния и сплава на его основе (ZrlNb) для изготовле-
ния твэльных труб, лент и других изделий для ре-
акторов ВВЭР-1000.
Результаты исследований, полученных при фи-
зическом обосновании и экспериментальном изу-
чении рафинирования циркония; изменении струк-
туры и свойств циркония от содержания примесей;
производству слитков методом вакуумно-дугового
переплава, трубных заготовок, TREX-труб и твэль-
ных труб из сплава Zr1Nb с использованием отече-
ственного сырья для реакторов ВВЭР-1000 и изу-
чению свойств сплава Zr1Nb, были использованы
для разработки исходных данных для технико-
экономического обоснования (ТЭО) проектирова-
ния циркониевого производства в Украине [18].
При разработке исходных данных для ТЭО по
производству сплава циркония из циркониевой губ-
ки и трубной заготовки TREX-трубы был проанали-
зирован технологический процесс получения маг-
ниетермического циркония по всем существующим
15
на данное время технологиям. Определены преиму-
щества, недостатки и отличия существующих в ми-
ре схем производства изделий из сплава циркония.
Проведен анализ и приведены исходные данные
для создания производства расходных электродов
для вакуумно-дугового переплава, который в миро-
вой практике используется как наиболее приемле-
мый метод изготовления слитков сплавов циркония
для последующего изготовления из них комплек-
тующих изделий. В основу такого подхода положе-
ны представления о целесообразности использова-
ния для получения слитков циркониевой губки, ко-
торая образуется при магниетермическом восста-
новлении тетрахлорида циркония (метод Кроля).
Этот метод в настоящее время наиболее широко
используется для получения исходного циркония.
Проанализированы технические характеристики
вакуумных дуговых печей разных конструкций, их
габариты и зоны обслуживания печей.
В предполагаемой схеме получения изделий из
циркониевого сплава для переработки отходов (обо-
ротного металла) предполагается использование
электронно-лучевого переплава как эффективного
метода рафинирования циркония [5-8]. Анализ ог-
ромного разнообразия существующих установок
ЭЛП (с капельным переплавом, промежуточной ем-
костью, электромагнитным перемешиванием, гар-
нисажным тиглем и т.д.) и полученных эксперимен-
тальных данных по рафинированию циркония по-
зволил выбрать наиболее подходящие схемы элек-
тронно-лучевых печей с учетом энергетических ха-
рактеристик, их вакуумные системы, системы
управления и контроля плавкой.
Проведен анализ возможных технологических
схем получения слитков и литых заготовок из спла-
вов циркония в электронно-лучевых печах с исполь-
зованием губки циркония, а также различные вари-
анты горячей обработки (ковка) циркониевых слит-
ков.
На рис. 3 приведена схема получения слитков
сплава цирконий -1% ниобия из губки магниетерми-
ческого циркония.
Сборка электродов
и 2-кратный ВДП
Ковка и прошивка
Горячее прессование
Губка циркония (58%)
Электронно-
лучевой
переплав
Йодидное
рафинирование
Обороты после ЭЛП (10 %) Йодидный цирконий (32 %)
Слиток ø 400 мм
Трубная заготовка ø 109×30×189
Рис.3. Схема получения слитков сплава Zr1Nb из губки магниетермического циркония
Разработаны предложения и сформулированы
исходные данные для создания участков подготовки
(формирования) расходуемых электродов для ВДП;
сбора, классификации и переработки отходов; ра-
финирования оборотов (кондиционных отходов)
циркониевого производства; йодидного рафиниро-
вания отходов; аналитического контроля качества.
Приведено описание технологического процесса и
аппаратурного оформления участка изготовления
Zr1Nb. Сформулированы общие требования к по-
мещениям для цехов циркониевого производства с
указанием наименований и содержания технологи-
ческих операций, определены основное виды, типы
и количество единиц оборудования, используемого
в технологических процессах. Проведен расчет го-
дового баланса по цирконию для выпуска TREX-
труб с учетом передельных коэффициентов на каж-
Обрезь
Обрезь
Обрезь
Стружка
Стружка
Стружка
TREX-труба ø46…58×8 мм
L = 800…1100 мм
передельных заготовок и TREX-труб из сплава
дом этапе технологического процесса.
16
ВЫВОДЫ
1. Разработаны физико-технологические основы
получения ядерно-ч , который удов-
лет
ру технических наук
С.Д
отоспособно-
сти материалов вания АЭС Ук-
раи
.П. Мухачев, Н.Н. Пилипенко. Цирко-
ний
отки и обоснования по повышению ре-
сур
Б
ржания кислорода
на
оторых характеристик
раб
р
.С. Бакай, А.А. Туркин. Эволюция структурно-
фаз х
лава ZrlNb в интерва-
ле
Н. Пилипенко. Получение сплава циркония
и и к а
убной заго-
тов
івок трекс-труб та
виг
Украины //
Яд
о та ін. Видача вихідних даних для одержання
зли
Статья поступила в редакцию 08.10.2009 г.
истого циркония
воряет современным требованиям ядерной энер-
гетики. Физически обосновано и экспериментально
исследовано поведение примесей в процессе рафи-
нирования циркония методом ЭЛП в высоком ва-
кууме. Получен цирконий ядерной чистоты и иссле-
довано влияние чистоты циркония на его свойстве.
2. Впервые в Украине создана технология произ-
водства слитков реакторного сплава цирконий-1%
ниобия из отечественного сырья для изготовления
изделий для реакторов ВВЭР-1000. Установлено,
что полученный сплав по структуре, химическому
составу и данным механических свойств удовлетво-
ряет требованиям реакторного материала активной
зоны реакторов на тепловых нейтронах и может ис-
пользоваться для изготовления оболочечных труб
твэлов.
3. Выданы рекомендации по усовершенствова-
нию технологических процессов производства ядер-
но-чистого циркония на ГНПП «Цирконий».
4. Результаты проведенных исследований позво-
лили разработать исходные данные для технико-
экономического обоснования по производству спла-
ва циркония из циркониевой губки и трубной заго-
товки, необходимые для проектирования цирконие-
вого производства в Украине.
Автор выражает благодарность академику НАН
Украины В.М. Ажаже и докто
. Лавриненко за полезные обсуждения материала
статьи, ценные замечания и советы.
ЛИТЕРАТУРА
1. И.М. Неклюдов. Проблемы раб
основного оборудо
ны // Прогресивні технології. В 2-х т. К.: Акаде-
мперіодика, 2003, т. 1, с. 277-295.
2. М.И. Солонин, И.И. Коновалов. Текущие и
перспективные задачи топливообеспечения ядерной
эне яргетики // Атомна энергетика. 2003, т. 95, в. 2,
с. 113-121.
3. Стратегия развития ядерной энергетики в
Украине на период до 2030 года и на дальнейшую
перспективу (проект). Киев, 2005, 34 с.
4. А.А. Афанасьев. Повышение экономичности
топливных циклов ВВЭР-1000 путем увеличения
выг топливаорания // ВАНТ. Серия «Физика радиа-
ционных повреждений и радиационное материало-
ведение». 2000, № 4, с. 45-56.
5. Н.Н. Пилипенко. Получение циркония ядер-
ной чистоты // Там же. 2008, № 2, с. 66-72.
6. В.М. Ажажа, П.Н. Вьюгов, С.Д. Лавриненко,
В.И. Лапшин, Н.Н. Пилипенко. Электронно-лучевая
пла а вк циркония // ВАНТ. Серия «Вакуум, чистые
материалы, сверхпроводники». 2000, № 5, с. 3-11.
7. В.М. Ажажа, П.Н. Вьюгов, С.Д. Лавриненко,
Н.Н. Пилипенко. Вакуумные условия и ЭЛП цирко-
ния « // ВАНТ. Серия Физика радиационных повреж-
дений и радиационное материаловедение». 2006, №
4, с. 144-151.
8. В.М. Ажажа, П.Н. Вьюгов, С.Д. Лавриненко,
К.А. Линдт, А
и его сплавы: технологии производства, облас-
ти применения: Обзор. Харьков: ННЦ ХФТИ, 1998,
89 с.
9. В.С. Красноруцкий, С.Д. Лавриненко, В.М. Ажажа
и др. Разраб
са работы, надежности и безопасности элементов
активной зоны атомных реакторов – твэлов и ТВС //
Проблемы ресурса и безопасности эксплуатации
конструкций, сооружений и машин. К.: ИЭС
им. Е.О. Патона, 2006, с. 228-231.
10. О.В. Бородин, В.В. рык, Р.Л. Василенко,
В.Н. Воеводин и др. Влияние соде
эволюцию микроструктуры сплава Zr1Nb при
ионном облучении // ВАНТ. Серия «Физика радиа-
ционных повреждений и радиационное материало-
ведение» 2008, № 2, с. 53-61.
11. В.С. Красноруцкий, И.А. Петельгузов, В.Р. Тата-
ринов и др. Исследование нек
отоспособности экспериментального сплава
Zr1Nb (КТЦ-110) как материала для твэлов реактора
ВВЭР-1000 // Научные ведомости (Белго одский
университет). Серия: Физика. 2001, № 1(14), с. 140-
145.
12. В.Н. Воеводин, И.М. Неклюдов, О.В. Боро-
дин А
овы состояний циркониевых сплавов под облу-
чением // Труды Конференции "Проблемы циркония
и гафния в атомной энергетике", 14-19 июня 1999
г., Алушта, Крым, с. 119-120.
13. В.М. Ажажа, И.Н. Бутенко, П.Н. Вьюгов и
др. Механические свойства сп
температур 300...770 К // ВАНТ. Серия «Вакуум,
чистые материалы, сверхпроводники». 2007, № 4,
с. 79-81.
14. В.М. Ажажа, П.Н. Вьюгов, С.Д. Лаври-
ненко, Н.
зделий из него в У раине // Физик и химия об-
работки материалов. 2009, № 1, с. 5-8.
15. В.М. Ажажа, А.Ф. Болков, Б.В. Борц и др.
Вакуумно-дуговой способ получения тр
ки из сплава Zr1Nb // ВАНТ. Серия «Физика ра-
диационных повреждений и радиационное материа-
ловедение». 2005, № 5, с. 110-114.
16. В.М. Ажажа, Б.В. Борц, І.М. Бутенко та ін.
Виробництво партії трубних загот
отовлення дослідно-промислової партії твельних
труб із сплаву Zr1Nb із вітчизняної сировини // Нау-
ка та інновації. 2006, т. 2, № 6, с. 18-30.
17. В.М. Ажажа, И.Н. Бутенко, Б.В. Борц и др.
Сплав Zr1Nb для атомной энергетики
ерна фізика та енергетика. 2007, № 3(21), с. 67-
74.
18. В.М. Ажажа, С.Д. Лавриненко, М.М. Пили-
пенк
вка цирконію з його губки: Звіт про НДР (заклю-
чний) / ННЦ ХФТИ. № ДР 0108U008410. Харків,
2008, 133 с.
17
ДОСЛІДЖЕННЯ І РОЗРОБКИ ПО ОТРИМАННЮ ЯДЕРНО-ЧИСТОГО
Представлено результати досліджень по р ічних і технологічних основ отримання яде-
рн
R&D FOR OBTAINING OF N CLEAR-PURE ZIRCONIUM
The results of researches on development of echnological bases of obtaining of nuclear-
pur
ЦИРКОНІЮ І СПЛАВУ НА ЙОГО ОСНОВІ
М.М. Пилипенко
озробці фізико-хім
о-чистого цирконію і сплаву на його основі, виконані в ННЦ ХФТІ. Розроблена технологія виробництва
злитків реакторного сплаву цирконій-1% ніобію із вітчизняної сировини для виготовлення виробів реакторів
ВВЕР. Проаналізована схема отримання цирконію на ДНВП «Цирконій», видано рекомендації по удоскона-
ленню технологічних процесів виробництва ядерно-чистого цирконію. Результати проведених досліджень
дозволили розробити вихідні дані для техніко-економічного обґрунтовування проектування цирконієвого
виробництва в Україні.
U
AND ALLOY ON ITS BASIS
M.M. Pylypenko
physical-chemical and t
e zirconium and alloy on its basis, executed in NSC KIPT, are represented. The technology of the production of
the ingots of reactor alloy zirconium-1% of niobium from the domestic raw material for the manufacture of the arti-
cles for VVER reactors is developed. Recommendations on the improvement of technological processes of produc-
tion of nuclear-pure zirconium are given out. The results of the conducted investigations made it possible to develop
initial data for the technical and economic substantiation of the design of zirconium production in the Ukraine.
18
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-90700 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-25T21:02:22Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Пилипенко, Н.Н. 2016-01-02T11:57:42Z 2016-01-02T11:57:42Z 2009 Исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе / Н.Н. Пилипенко // Вопросы атомной науки и техники. — 2009. — № 6. — С. 12-18. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90700 669.296.5.002.61 Представлены результаты исследований по разработке физико-химических и технологических основ по- лучения ядерно-чистого циркония и сплава на его основе, выполненные в ННЦ ХФТИ. Разработана техно- логия производства слитков реакторного сплава цирконий-1% ниобия из отечественного сырья для изготов- ления изделий реакторов ВВЭР. Проанализирована схема получения циркония на ГНПП «Цирконий», вы- даны рекомендации по усовершенствованию технологических процессов производства ядерно-чистого цир- кония. Результаты проведенных исследований позволили разработать исходные данные для технико- экономического обоснования проектирования циркониевого производства в Украине. Представлено результати досліджень по розробці фізико-хімічних і технологічних основ отримання ядерно-чистого цирконію і сплаву на його основі, виконані в ННЦ ХФТІ. Розроблена технологія виробництва злитків реакторного сплаву цирконій-1% ніобію із вітчизняної сировини для виготовлення виробів реакторів ВВЕР. Проаналізована схема отримання цирконію на ДНВП «Цирконій», видано рекомендації по удоскона-ленню технологічних процесів виробництва ядерно-чистого цирконію. Результати проведених досліджень дозволили розробити вихідні дані для техніко-економічного обґрунтовування проектування цирконієвого виробництва в Україні. The results of researches on development of physical-chemical and technological bases of nuclear-pure zirconium and alloy on its basis, executed in NSC KIPT, are represented. The technology of the production of the ingots of reactor alloy zirconium-1% of niobium from the domestic raw material for the manufacture of the articles for VVER reactors is developed. Recommendations on the improvement of technological processes of production of nuclear-pure zirconium are given out. The results of the conducted investigations made it possible to develop initial data for the technical and economic substantiation of the design of zirconium production in the Ukraine. Автор выражает благодарность академику НАНУкраины В.М. Ажаже и доктору технических наук С.Д. Лавриненко за полезные обсуждения материала статьи, ценные замечания и советы. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Чистые материалы и вакуумные технологии Исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе Дослідження і розробки по отриманню ядерно-чистого цирконію і сплаву на його основі R&D for obtaining of n clear-pure zirconium and alloy on its basis Article published earlier |
| spellingShingle | Исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе Пилипенко, Н.Н. Чистые материалы и вакуумные технологии |
| title | Исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе |
| title_alt | Дослідження і розробки по отриманню ядерно-чистого цирконію і сплаву на його основі R&D for obtaining of n clear-pure zirconium and alloy on its basis |
| title_full | Исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе |
| title_fullStr | Исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе |
| title_full_unstemmed | Исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе |
| title_short | Исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе |
| title_sort | исследования и разработки по получению ядерно-чистого циркония и сплава на его основе |
| topic | Чистые материалы и вакуумные технологии |
| topic_facet | Чистые материалы и вакуумные технологии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/90700 |
| work_keys_str_mv | AT pilipenkonn issledovaniâirazrabotkipopolučeniûâdernočistogocirkoniâisplavanaegoosnove AT pilipenkonn doslídžennâírozrobkipootrimannûâdernočistogocirkoníûísplavunaiogoosnoví AT pilipenkonn rdforobtainingofnclearpurezirconiumandalloyonitsbasis |