Use of Aluminium Alloy in State-of-the-Art Nuclear Installations

Ye. I. Bilodid, O. V. Kukhotskyi

Государственный научно-технический центр по ядерной и радиационной безопасности, ул. Василя Стуса, 35–37, 03142 Киев, Украина

Получена: 07.10.2021; окончательный вариант - 19.01.2022. Скачать: PDF

The invention of new materials and new material treatment processes is accompanied with the development of energy sectors, in particular, nuclear energy. However, sometimes materials and alloys that are proven to work well almost a century ago find a ‘second breath’ in latter-day projects and state-of-the-art nuclear installations. The article is dedicated to the well-known САВ-1 aluminium alloy that is widely used in nuclear research facilities. After the intensive construction of research facilities in the USSR in the 1950$^{\textrm{s}}$–1970$^{\textrm{s}}$, the use of the САВ-1 alloy was limited to the fabrication of fuel elements for research reactors of the former USSR and Eastern Bloc countries. Nevertheless, in the early 2000$^{\textrm{s}}$, the Kharkiv Institute of Physics and Technology (KIPT) came up with the idea of using the existing electron accelerator in a state-of-the-art nuclear research facility such as a subcritical assembly driven by a linear electron accelerator. The САВ-1 aluminium alloy is the main structural material of core elements in the nuclear subcritical facility (NSF). In particular, the tank casing and bottom, support plate, casing of the neutron-generating target, parts of the reloading machine, top and end pieces of the core elements, and lining of the cooling pools for spent fuel assemblies and targets are made of the aluminium alloy. The NSF core is composed of ВВР-М2 fuel assemblies, also make of the aluminium alloy as the main structural material. The NSF operational parameters fit well to the use of the САВ-1 alloy as a structural material. The operating temperature of the NSF components made of САВ-1 alloy is quite low and thus prevents their embrittlement in operation. The high lifetime characteristics of САВ-1 in operation under irradiation, typical of nuclear research facilities, are confirmed by many years of experience in the use in ВВР-М reactors.

Ключевые слова: САВ-1, NSF, ADS, aluminium alloy, neutron source, KIPT.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v44/i05/0623.html

PACS: 07.89.+b, 28.41.-i, 29.20.Ej, 29.25.Dz, 81.05.Bx, 81.40.Np


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. І. М. Карнаухов, Вісник Національної академії наук України, № 12: 15 (2015).
  2. Загальні положення безпеки ядерної підкритичної установки НП 306.2.183-2012.
  3. Правила ядерной безопасности подкритических стендов. ПБЯ-01-75 (Москва: Госатомнадзор СССР: 1975).
  4. Общие положения обеспечения безопасности исследовательских реакторов при проектировании, сооружении и эксплуатации (Москва: Госатомэнергонадзор СССР: 1988).
  5. Status of Accelerator Driven Systems Research and Technology Development. IAEA-TECDOC-1766 (Vienna: International Atomic Energy Agency: 2015).
  6. V. Arkhipov, IAEA Bulletin, 39-2: 30 (1997). Crossref
  7. Y. Gohar and Donald L. Smith, YALINA Facility A Sub-Critical Accelerator-Driven System (ADS) for Nuclear-Energy Research Facility Description and an Overview of the Research Program (1997–2008) (Argonne: Argonne National Laboratory: 2010). Crossref
  8. Y. Gohar, I. Bolshinsky, and I. Karnaukhov, International Workshop on Technology and Components Of Accelerator-Driven Systems (May 21–23, 2013) (Le Seine Saint-Germain: 2015), p. 254.
  9. О. В. Кухоцький, Аналіз безпеки дослідницьких ядерних установок з використанням CFD технологій (Автореф. дис.  канд. техн. наук) (Київ: Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України: 2020).
  10. М. І. Айзацький, Б. В. Борц, О. М. Водін, П. О. Демченко, А. Ю. Зелінський, І. М. Карнаухов, В. А. Кушнір, В. В. Митроченко, А. О. Мициков, І. М. Неклюдов, С. М. Олійник, Ф. А. Пєєв, Г. Д. Пугачов, С. А. Солдатов, І. В. Ушаков, Й. Гохар, І. Большинський, Я. Л. Чи, С. Л. Пей, С. Х. Ванг, В. Б. Ліу, ВАНТ, № 3 (79): 3 (2012).
  11. А. А. Иващенко, С. В. Комаров, А. Ю. Лещенко, А. Ю. Зелинский, И. М. Карнаухов, А. О. Мыцыков, И. В. Ушаков, Н. Ф. Шульга, Доклады V Международной научно-технической конференции «Инновационные проекты и технологии ядерной энергетики» (МНТК НИКИЭТ-2018) (2–5 октября, 2018) (Москва: 2018), с. 316.
  12. Yousry Gohar, Proc. 3rd Annual Idaho ADSS Experimental Workshop (June 1–2, 2005) (Idaho: Idaho Accelerator Center: 2005).
  13. Ядерное топливо исследовательских реакторов. Буклет НЗХК.
  14. ПНАЭ Г-7-022-90. Оборудование и трубопроводы атомных энергетических установок. Дуговая сварка алюминиевых сплавов в защитных газах: основные положения (Москва: Государственный комитет СССР по надзору за безопасным ведением работ в промышленности и атомной энергетике: 1991).
  15. Б. А. Габараев, Г. В. Киселев, Б. В. Лысиков, В. В. Пичугин, История создания первого в СССР уран-графитового реактора «А» комбината № 817 (в документах) (Москва: ОАО «НИКИЭТ»: 2009).
  16. 40 років нейтронних досліджень на реакторі ВВР-М (Київ: Інститут ядерних досліджень НАН України: 2000).
  17. ОСТ 1 90048-90. Сплавы алюминиевые деформируемые повышенной чистоты. Марки.
  18. Yousry Gohar, Igor Bolshinsky, and Ivan Karnaukhov, Proc. EuCARD2-Status of Accelerator Driven Systems Research and Technology Development (February 7–9, 2016) (CERN: 2016).
  19. В. И. Диденко, К. А. Коноплев, А. С. Полтавский, О. П. Якорев, ПИЯФ-XXV Основные направления научной деятельности. Отделение нейтронных исследований (Гатчина: ПИЯФ РАН: 1996), с. 144.
  20. И. А. Чусов, А. С. Шелегов, О. Ю. Кочнов, Известия вузов. Ядерная энергетика, № 3: 116 (2016). Crossref
  21. С. В. Алексеев, В. А. Зайцев, С. С. Толстоухов, Дисперсионное ядерное топливо (Москва: Техносфера: 2015).
  22. O. Kukhotskyi, I. Bilodid, A. Shepitchak, and S. Nemtsova, Ядерна та радіаційна безпека, № 4 (84): 18 (2019). Crossref
  23. O. V. Kukhotskyi and A. V. Nosovskyi, Ядерна енергетика та довкілля, № 1 (16): 31 (2020). Crossref
  24. О. В. Голубева, В. А. Петров, Е. А. Иваненко, А. М. Морозов, С. Р. Фридман, Б. С. Родченков, А. В. Васильев, Материалы ХI конференции по реакторному материаловедению, посвященная 55-летию отделения реакторного материаловедения НИИАР (27–31 мая, 2019) (Димитровград: 2019), c. 259.
  25. Реактору ВВР-М — 50 лет (Гатчина: Издательство ПИЯФ РАН: 2009).
  26. A. N. Erykalov, V. S. Zvezdkin, A. S. Zakharov, K. A. Konoplev, Yu. V. Petrov, and Yu. P. Sajkov, Proc. International Symposium on Research Reactor Safety Operations and Modifications (Oct. 23–27, 1989) (Chalk River: 1989), p. 709.
  27. A. A. Enin, A. N. Erykalov, A. S. Zakharov, V. S. Zvezdkin, G. A. Kirsanov, K. A. Konoplev, V. S. L’vov, Yu. V. Petrov, and Yu. P. Saikov, ENS RRFM ‘97 1st International Topical Meeting on Research Reactor Fuel Management (February 5–7, 1997) (Bruges: 1997), p. 168.
  28. A. Travelli, U.S.–Argentina–Brazil Conference on Peaceful Uses of Nuclear Energy and Nonproliferation (April 19–21, 1994) (San Carlos de Bariloche: 1994), p. 12.
  29. A. S. Diakov, Science and Global Security, 22, Iss. 3: 166 (2014). Crossref
  30. R. B. Pond, N. A. Hanan, J. E. Matos, Y. Mahlers, and A. Dyakov, 24th International Meeting on Reduced Enrichment for Research and Test Reactors (RERTR) (November 3–8, 2002) (San Carlos de Bariloche: 2002).
  31. G. A. Kirsanov, K. A. Konoplev, Yu. P. Saikov, and A. S. Zakharov. 21st International Meeting on Reduced Enrichment for Research and Test Reactors (RERTR) (October 18–23, 1998) (Sao Paulo: 1998).
  32. K. A. Konoplev, R. G. Pikulik, A. S. Zakharov, L. V. Tedoradze, G. V. Paneva, D. V.Tchmshkyan, 24th International Meeting on Reduced Enrichment for Research and Test Reactors (RERTR) (November 3–8, 2002) (San Carlos de Bariloche: 2002).
  33. Y. P. Mahlers and A. G. Dyakov, 27th International Meeting on Reduced Enrichment for Research and Test Reactors (RERTR) (November 6–10, 2005) (Boston: 2005).
  34. Y. P. Mahlers, V. M. Makarovsky, I. A. Maliuk, and O. F. Rudyk, 33rd RERTR 2011 International Meeting on Reduced Enrichment for Research and Test Reactors (Oct. 23–27, 2011) (Santiago: 2011).