Випуски $\rightarrow$ Том 25, випуск 3 (2024)

Властивості матеріялів W–Ta нейтроноутворювальної мішені підкритичного складення ННЦ «ХФТІ» НАН України

БОРЦ Б.В., ПАРХОМЕНКО О.О., ГАНН В.В., ЗЕЛІНСЬКИЙ А.Ю., СИТІН В.І., ВОРОБЙОВ І.О., ГЛУЩЕНКО Л.І., КАРНАУХОВ І.І., МАРЧЕНКО Ю.О., ДОМНІЧ М.П.

Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України, вул. Академічна, 1, 61108 Харків, Україна

Отримано 28.06.2024, остаточна версія 09.08.2024 Завантажити PDF logo PDF

Анотація
Оглядаються роботи у галузі радіяційного матеріялознавства матеріялів мішеней джерел нейтронів на основі докритичних складень, керованих лінійними пришвидшувачами електронів або протонів, — так званих систем ADS (accelerator driven systems — керовані пришвидшувачем системи). На сьогодні електроядерні системи ADS є прототипом безпечних ядерних реакторів 5-го покоління. У зв’язку з фізичним пуском установки джерела нейтронів ННЦ «ХФТІ» НАН України, мішень якої виготовляється з порошкоподібного вольфраму, покритого танталом, розглядаються питання технології виготовлення, конструкції та фізико-механічних властивостей W–Ta-матеріялів мішеней в неопроміненому й опроміненому станах. Аналізуються ядерно-фізичні процеси радіяційного ураження мішені під час її спільного опромінювання нейтронами субкритичного складення та високоенергетичними e- й γ-пучками. Оцінюються цільові ресурси систем ADS. Відзначається, що складність прогнозування «живучости» W–Ta-мішені пов’язана також з тим, що, за винятком робіт, проведених у ННЦ «ХФТІ» НАН України в 70–90-х роках минулого сторіччя, у світі немає експериментальних робіт з радіяційного ураження матеріялів реакторів високоенергетичними електронами з енергією у 100 МеВ і вище.

Ключові слова: субкритичні ядерні системи, вольфрам-танталові мішені, високотемпературне вакуумне прокатування, механічні властивості, металографія, нано- та мікротвердість, ступінь пошкодження, радіяційна крихкість, ресурс.

DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.25.03.459

Citation: B.V. Borts, O.O. Parkhomenko, V.V. Gann, A.Yu. Zelinsky, V.I. Sytin, I.O. Vorobyov, L.I. Gluschenko, I.I. Karnaukhov, Yu.O. Marchenko, and M.P. Domnich, Properties of W–Ta Materials of the Neutron-Producing Target of the Subcritical Assembly at the National Scientific Centre ‘Kharkiv Institute of Physics and Technology’ of the National Academy of Sciences of Ukraine, Progress in Physics of Metals, 25, No. 3: 459–481 (2024)

Цитована література   
  1. I.M. Karnaukhov and A.Yu. Zelinsky, Problems of Atomic Science and Technology, No. 3 (133): 3 (2021). https://doi.org/10.46813/2021-133-003
  2. M.S. Wecsler, J. Sommer, C. Lin, L.L. Daemen, and P.D. Ferguson, J. Nuclear Mater., 244, No. 3: 177 (1997). https://doi.org/10.1016/S0022-3115(96)00735-0
  3. M. Kawai, M.M. Kawai, M. Furusaka, K. Kikuchi, H. Kurishita, R. Watanabe, J.-F. Li, K. Sugimoto, T. Yamamura, Y. Hiraoka, K. Abe, A. Hasegawa, M. Yoshiie, H. Takenaka, K. Mishima, Y. Kiyanagi, T. Tanabe, N. Yoshida, and T. Igarashi, J. Nuclear Mater., 318: 38 (2003). https://doi.org/10.1016/S0022-3115(03)00114-4
  4. W. Yin, Q.Z. Yu, Y.L. Lu, S.L. Wang, J.F. Tong, and T.J. Liang, Journal Nuclear Materials, 431, Nos. 1–3: 39 (2012). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2011.11.025
  5. D. Wilcox, P. Loveridge, T. Davenne, L. Jones, and D. Jenkins, J. Nuclear Mater., 506: 76 (2018). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2017.10.075
  6. J. Chen, P. Jung, M. Rödig, H. Ullmaier,and G.S. Bauer, J. Nuclear Mater., 343, Nos. 1–3: 227(2005). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2004.09.076
  7. T.S. Byun and S. Maloy, J. Nuclear Mater., 377, No. 1: 72 (2008). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2008.02.034
  8. V.F. Zelenskij, I.M. Neklyudov, L.S. Ozhigov, V.V. Gann, A.A. Parkhomenko, B.V. Borts, and V.F. Stefanov, J. Nuclear Mater., 207: 280 (1993). https://doi.org/10.1016/0022-3115(93)90270-9
  9. I.M. Neklyudov, L.S. Ozhigov, A.A. Parkhomenko, and V.F. Stefanov, Preprint ‘Kharkov Institute of Physics and Technology’ of the AS of Ukr.SSR, (Kharkov: 1988), p. 38–53 (in Russian).
  10. E. Lopez Sola, M. Calviani , P. Avigni, M. Battistin, J. Busom Descarrega, J. Canhoto Espadanal, M.A. Fraser, S. Gilardoni, B. Goddard, D. Grenier, R. Jacobsson, K. Kershaw, M. Lamont, A. Perillo-Marcone, M. Pandey, B. Riffaud, S. Sgobba, V. Vlachoudis, and L. Zuccalli, Phys. Rev. Accel. Beams, 22: 113001 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevAccelBeams.22.113001
  11. V. Barabash, G. Federici, M. Rödig, L.L Snead, and C.H. Wu, J. Nuclear Mater., 283–287, Pt. 1: 138 (2000). https://doi.org/10.1016/S0022-3115(00)00203-8
  12. I.M. Neklyudov, L.S. Ozhigov, A.A. Parkhomenko, and M.P. Zeydlits, Materials of the 2nd Int. Conf. ‘High Purity Materials’ (Kharkiv: NSC ‘KIPT’: 2013), p. 27 (in Russian).
  13. A. Hasegawa, M. Fukuda, K. Yabuuchi, and S. Nogami, J. Nuclear Mater., 471: 175 (2016). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2015.10.047
  14. X. Hu, J. Nuclear Mater., 568: 153856 (2022). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2022.153856
  15. R.G. Abernethy, J.S.K.-L. Gibson, A. Giannattasio, J.D. Murphy, O. Wouters, R. Вradnam, L.W. Packer, M.R. Gilbert, M. Klimenkov, M. Rieth, H.C. Schneider, C.D. Hardie, S.G. Roberts, and D.E.J. Armstrong, J. Nuclear Mater., 527: (2019). https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2019.151799
  16. A. Mc Clintock, B.J. Vevera, B.W. Riemer, F.X. Gallmeier, J.W. Hyres, and P.D. Ferguson, J. Nuclear Mater., 450, Nos. 1–3: 130 (2014). https://doi.org./10.1016/j.jnucmat.2014.02.037
  17. V.V. Gann, A.V. Gann, B.V. Borts, I.M. Karnaukhov, P.I. Gladkikh, and A.A. Parkhomenko, Problems of Atomic Science and Technology, No. 6 (136): 17 (2021). https://doi.org./10.46813/2021-136-017
  18. V.V. Gann, A.V. Gann, B.V. Borts, I.M. Karnaukhov, and A.A. Parkhomenko, Problems of Atomic Science and Technology, No. 2 (132): 24 (2021). https://doi.org/10.46813/2021-132-024
  19. F. Sordo, Radiation Damage Analysis for the ESS Target, Technical Report ESS-0037287, European Spallation Source ERIC, 2016.
  20. J. Habainy, Y. Lee, K.B. Surdelli, A. Prosvetov, P. Simon, S. Iyengar, Y. Dai, and M. Tomut, Nuclear Instr. Methods Phys. Res. B, 439: 7 (2019). https://doi.org/10.1016/j.nimb.2018.11.017
  21. V.V. Gann, I.S. Guk, A.N. Dovbnya, A.I. Kalinichenko, S.G. Kononenko, and A.S. Tarasenko, Visnyk KhNU, Ser. Fiz. ‘Yadra, Chastynky, Polya’, 868: 40 (2009) (in Russian).
  22. B.V. Borts, A.A. Parkhomenko, I.A. Vorobiev, A.A. Lopata, V.A. Aleksandrov, and M.P. Domnich, Open J. Metals, 8, No. 3: 55 (2018). https://doi.org/10.4236/ojmetal.2018.83004
  23. A.S. Drachinskiy, A.V. Krainukov, and V.I. Trefilov, Fiz. Met. Metalloved., 54: 1133 (1982) (in Russian).
  24. D.A. Robins, J. Less-Common Metals, 1, No. 5: 396 (1959). https://doi.org/10.1016/0022-5088(59)90043-8
  25. G.V. Samsonov, I.F. Pryadko, and L.F. Pryadko, Ehlektronnaya Lokalizatsiya v Tverdom Tele [Electron Localization in Solid] (Мoskva: Nauka: 1976 (in Russian).
  26. V.G. Glushchenko, Metallovedenie i Termoobrabotka Metallov, 4: 2 (1982). (in Russian).
  27. V.I. Trefilov, Yu.V. Milman, and S.A. Firstov, Fizicheskie Osnovy Prochnosti Tugoplavkikh Metallov [Physical Principles of Strength of Refractory Metals] (Kiev: Naukova Dumka: 1975) (in Russian).
  28. N.A. Azarenkov, А.А. Parkhomenko, L.S. Ozhigov, V.G. Kirichenko, and S.V. Litovchenko, Materials of the 17th Int. Conf. ‘Reactor Materials Science’ (Kharkov: NSC ‘KIPT’: 2006), p. 39 (in Russian).
  29. Y. Kitsunai, H. Kurishita, H. Kayano, Y. Hiraoka, T. Igarashi, and T. Takida, J. Nuclear Mater., 271–272: 423 (1999). https://doi.org/10.1016/S0022-3115(98)00753-3
  30. B.V. Borts, A.Yu. Zelinsky, A.A. Parkhomenko, V.I. Sytin, L.I. Gluschenko, V.I. Tkachenko, I.A. Vorobyov, A.D. Pidlisnyi, A.A. Lopata, M.P. Domnich, and I.V. Patochkin, Problems of Atomic Science and Technology, No. 2 (138): 92 (2022); https://doi.org/10.46813/2022-138-092
  31. B.V. Borts, I.A. Vorobyov, A.Yu. Zelinsky, I.M. Karnaukhov, A.A. Lopata, A.A. Parkhomenko, I.V. Patochkin, and V.I. Tkachenko, Problems of Atomic Science and Technology, No. 2 (144): 58 (2023). https://doi.org/10.46813/2023-144-058

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України,