Analysis of Compositional Nuclear Transmutation Effects in Vanadium Alloys under Irradiation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The effects of nuclear transmutation in vanadium-based alloys under irradiation are considered in different reactor units including fast breeder reactors, such as (1) BOR-60 (experimental fast reactor), (2) EBR-II (experimental breeder reactor), and ITER (international thermonuclear experimental reactor). A comparison of nuclear transmutation rates for the analyzed [V–x% Cr(Ni)–y% Ti] alloys by data mining facilities is performed. It is demonstrated that the dominant types of interactions between neutrons and tested materials correlate with the level of thermalization in the neutron spectrum of a reactor, which has an effect on the value of nuclear transmutation rates to lead to distinctions in the resulting chemical composition of alloys after irradiation.

About the authors

A. R. Belozerova

JSC State Scientific Center Research Institute of Nuclear Reactors

Email: lmni@niiar.ru
Dimitrovgrad, Ulyanovsk oblast, 433510 Russia

S. V. Belozerov

JSC State Scientific Center Research Institute of Nuclear Reactors

Author for correspondence.
Email: lmni@niiar.ru
Dimitrovgrad, Ulyanovsk oblast, 433510 Russia

References

  1. Никулин С.А., Вотинов С.Н., Рожнов А.Б. Ванадиевые сплавы для ядерной энергетики // M.: НИТУ МИСиС, 2014. 206 с.
  2. Калин Б.A., Стальцов М.С., Тищенко А.Г., Чернов И.И. Сплавы ванадия на пороге широкого применения в энергетике // Цветные металлы. 2016. № 11(887). С. 77–86.
  3. Левин В.Е. Ядерная физика и ядерные реакторы. 4‑е изд. М.: Атомиздат, 1979.
  4. Петунин В.П. Теплоэнергетика ядерных установок. М.: Атомиздат, 1960.
  5. Transmutation and Nuclear Energy, Rice University. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/21-4-transmutation-and-nuclear-energy (дата обращения 05.08.2022).
  6. Радиационное воздействие на материалы термоядерных реакторов. Труды второй международной конференции / ЦНИИ КМ “Прометей”, Санкт-Петербург. 1992.
  7. Mukhin E.E., Nelyubov V.M., Yukish V.A., Smirnova E.P., Solove V.A., Kalinina N.K., Nagaitsev V.G., Valishin M.F., Belozerova A.R., Enin S.A., Borisov A.A., Deryabina N.A., Khripunov V.I., Portnov D.V., Babinov N.A., Dokhtarenko D.V., Khodunov IA., Klimov V.N., Razdobarin A.G., Alexandrov S.E., Elets D.I., Bazhenov A.N., Bukreev IM., Chernakov An.P., Dmitriev A.M., Ibragimova Y.G., Koval A.N., Kurskiev G.S., Litvinov A.E., Nikolaenko K.O., Samsonov D.S., Senichenkov V.A., Smirnov R.S., Tolstyakov S.Yu., Tereschenko I.B., Varshavchik LA., Zhiltsov N.S., Mokeev A.N., Chernakov P.V., Andrew P., Kempenaars M. Radiation tolerance testing of piezoelectric motors for ITER (first results) // Fusion Eng. Des. 2022. V. 176. P. 113017.
  8. Белозерова А.Р., Шиманский Г.А. Моделирование активационных процессов в сплавах меди при реакторном облучении // Перечень докладов IX Российской конференции по реакторному материаловедению [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://niiar.ru/sites/default/files/conf_rm_09_list_niiar. pdf (дата обращения 10.02.2022).
  9. Gomes I.C., Smith D.L. Transmutations of elements under irradiation and its impact on alloys composition // Fusion materials semiannual progress report for the period ending March. Oak Ridge National Lab., TN (United States), 1994. Sep. P. 33–42.
  10. Цыканов В.А., Клинов А.В., Старков В.А., Пименов В.В., Чертков Ю.Б. Модернизация активной зоны реактора СМ для решения задач материаловедения // Атомная энергия. 2003. Т. 93. № 3. С. 167.
  11. Гаджиев Г.И., Маркина Н.В., Рязанов Д.К., Теллин А.И. Экспериментальное изучение пространственно-энергетического распределения нейтронов в реакторе БОР-60 // Препринт. Димитровград: ГНЦ РФ НИИАР, 1996. № 1(853).
  12. Izhutov A.L., Krasheninnikov Yu.M., Zhemkov I.Y., Varivtsev A. V., Naboishchikov Yu.V., Neustroev V.S., Shamardin V.K. Prolongation of the BOR-60 reactor operation // Nuclear Engineering and Technology. 2015. T. 47. № 3. C. 253–259.
  13. Севастьянов В.Д., Кошелев А.С., Маслов Г.Н. Характеристики полей нейтронов. Источники мгновенных нейтронов деления, генераторы 14 МэВ нейтронов, исследовательские и энергетические реакторы, устройства, конвертирующие нейтронное излучение: Справочник под ред. В. Д. Севастьянова. Изд. 2-е, перераб., и доп. Т. 2. Менделеево: ФГУП “ВНИИФТРИ”, 2014. 356 с.; ISBN 978-5-903232-39-0.
  14. Реактор на быстрых нейтронах БОР-60 / Характеристики [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.niiar.ru/bor_60_characteristics (дата обращения 19.10.2022). АО “ГНЦ НИИАР”, Яндекс метрика.
  15. EBR-II. Sixteen Years Of Operation [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://inldigitallibrary.inl. gov/Reports/ANL-0001.pdf (дата обращения 19.10.2022). Argonne National Laboratory – West, Idaho 83401, May 1980.
  16. Cierjacks S., Ehrlich K., Cheng E. T., Conrads H., Ullmaier H., High-lntensity Fast Neutron Sources and Neutron Fields for Fusion Technology and Fusion Materials Research // Nucl. Sci. Eng. 1990. V. 106. P. 99–113.
  17. Орлинский Д.В. Диагностика плазмы в термоядерном реакторе и проблема радиационной стойкости элементов диагностических систем / Радиационное воздействие на материалы термоядерных реакторов. Труды второй международной конференции. Санкт-Петербург, Сентябрь, 21–24, 1994. С. 73–78.
  18. Lillie R.A. Calculations to determine the feasibility of using a boron carbide shield for spectral tailoring in the hfir for vanadium alloy irradiation // Fusion materials semiannual progress report for the period ending March. Oak Ridge National Lab., TN (United States), Sep. 1994. P. 43–46.
  19. Белозерова А.Р., Щеколдин В.В. Бизнес-аналитика схем нуклидных превращений в Power BI Desktop / В сб.: Информационные технологии в науке, управлении и образовании: междисциплинарный подход и тенденции развития. Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. Димитровград, 2021. С. 6–11.
  20. Бухонов Д.О., Сергеева О.О., Говоров П.Ю., Дурманов В.В., Кувайцев А.В., Селиванова С.Е., Белозе-рова А.Р. Применение технологии OLAP-кубов для анализа данных // Вестник Димитровградского инженерно-технологи-ческого института. 2021. № 2(24). С. 48–54.
  21. Белозерова А.Р., Шиманский Г.А., Белозеров С.В. Ядерная трансмутация в сталях // ФММ. 2009. Т. 107. № 5. С. 528–538.
  22. Shimansky G.A. TRANS_MU computer code for computation of transmutant formation kinetics in advanced structural materials for fusion reactors // J. Nucl. Mater. 1999. V. 271–272. P. 30–34.
  23. PREPRO2017. PREPRO – Code System Download. International Atomic Energy Agency - Nuclear Data Section. Vienna International Centre, P.O. Box 100, A-1400 Vienna, Austria – Режим доступа: https://www-nds.iaea.org/public/endf/prepro2017/. Дата обращения: 10.02.2022.
  24. International Atomic Energy Agency (http://www.iaea.org/), Division of Physical and Chemical Sciences, Nuclear Data Section, A-1400 AUSTRIA, CD ROM Edition, Request 2378.01, FENDL-2, May 1998 Version – Режим доступа: https://www-nds.iaea.org/fendl20/. Дата обращения: 10.02.2022.
  25. Chadwick M.B. et al. ENDF/B-VII.0: Next Generation Evaluated Nuclear Data Library for Nuclear Science and Technology // Nuclear Data Sheets. V. 107. Issue 12, December 2006, P. 2931–3060. Режим доступа: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0090375206000871. Дата обращения: 10.02.2022.
  26. Белозерова А.Р., Щеколдин В.В. Технология подготовки ядерных данных в формате XML для расчетов ядерной трансмутации // Вестник Димитровградского инженерно-технологического института. 2021. № 2(24). С. 41–47.
  27. Белозерова А.Р., Белозеров С.В., Шамардин В.К. К вопросу моделирования эффектов ядерной трансмутации при исследовании фазового состава облученных аустенитных сталей // Физика металлов и металловедение. 2018. Т. 119. № 5. С. 435–443.
  28. Белозерова А.Р., Белозеров С.В., Шамардин В.К. К вопросу моделирования эффектов ядерной трансмутации при исследовании физических свойств циркониевых сплавов // ФММ. 2020. Т. 121. № 6. С. 564–575.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (164KB)
Indexing metadata
3.

Download (21KB)
Indexing metadata