Використання алюмінійового стопу у новітніх ядерних установках

Є. І. Білодід, О. В. Кухоцький

Державний науково-технічний центр з ядерної та радіаційної безпеки, вул. Василя Стуса, 35–37, 03142 Київ, Україна

Отримано: 07.10.2021; остаточний варіант - 19.01.2022. Завантажити: PDF

Розвиток енергетики, зокрема ядерної, супроводжується винаходами нових матеріялів, нових процесів оброблення матеріялів. Але інколи складається так, що матеріяли, стопи, які добре себе зарекомендували майже століття тому, знаходять «друге дихання» у сучасних проєктах та новітніх ядерних установках. Стаття присвячена добре відомому і широко поширеному у дослідницьких ядерних установках алюмінійовому стопу САВ-1. Після інтенсивного будівництва дослідницьких установок у СРСР в 50–70$^{\textrm{х}}$ роках минулого століття, використання стопу САВ-1 було обмежено виробництвом елементів тепловидатних збірок (ТВЗ) для дослідницьких реакторів країн, що були у складі СРСР та Східного блоку. Проте, на початку 2000$^{\textrm{х}}$ у Національному науковому центрі «Харківський фізико-технічний інститут» (ННЦ ХФТІ) НАН України виникла ідея використання наявного прискорювача електронів у новітній ядерній дослідницькій установці — підкритичній збірці, яка керується лінійним прискорювачем електронів. Алюмінійовий стоп САВ-1 є основним конструкційним матеріялом елементів активної зони ядерної підкритичної установки (ЯПУ). З нього зроблені, зокрема, корпус та днище баку, опорна плита, корпус нейтронно-утворювальної мішені (НУМ), елементи перевантажувальної машини, головки і хвостовики елементів активної зони, а також облицювання басейнів зберігання відпрацьованих ТВЗ та відпрацьованих мішеней. Активна зона ЯПУ «Джерело нейтронів» набирається з ТВЗ типу ВВР-М2, основним конструкційним матеріялом якої є алюмінійовий стоп. Експлуатаційні параметри установки добре підходять для використання у якості конструкційного матеріялу стопу САВ-1. Температура експлуатації елементів ЯПУ зі стопу САВ-1 є досить низькою, що забезпечує відсутність їх окрихчення під час експлуатації. Високі ресурсні характеристики САВ-1 під дією опромінення, характерного для ядерних дослідницьких установок, підтверджені багаторічним практичним досвідом використання на реакторах ВВР-М.

Ключові слова: САВ-1, ЯПУ, ADS, алюмінійовий стоп, джерело нейтронів, ХФТІ..

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

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

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

І. М. Карнаухов, Вісник Національної академії наук України, № 12: 15 (2015).
Загальні положення безпеки ядерної підкритичної установки НП 306.2.183-2012.
Правила ядерной безопасности подкритических стендов. ПБЯ-01-75 (Москва: Госатомнадзор СССР: 1975).
Общие положения обеспечения безопасности исследовательских реакторов при проектировании, сооружении и эксплуатации (Москва: Госатомэнергонадзор СССР: 1988).
Status of Accelerator Driven Systems Research and Technology Development. IAEA-TECDOC-1766 (Vienna: International Atomic Energy Agency: 2015).
V. Arkhipov, IAEA Bulletin, 39-2: 30 (1997). Crossref
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
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.
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).
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).
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.
Yousry Gohar, Proc. 3rd Annual Idaho ADSS Experimental Workshop (June 1–2, 2005) (Idaho: Idaho Accelerator Center: 2005).
Ядерное топливо исследовательских реакторов. Буклет НЗХК.
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).
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).
40 років нейтронних досліджень на реакторі ВВР-М (Київ: Інститут ядерних досліджень НАН України: 2000).
ОСТ 1 90048-90. Сплавы алюминиевые деформируемые повышенной чистоты. Марки.
Yousry Gohar, Igor Bolshinsky, and Ivan Karnaukhov, Proc. EuCARD2-Status of Accelerator Driven Systems Research and Technology Development (February 7–9, 2016) (CERN: 2016).
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.
И. А. Чусов, А. С. Шелегов, О. Ю. Кочнов, Известия вузов. Ядерная энергетика, № 3: 116 (2016). Crossref
С. В. Алексеев, В. А. Зайцев, С. С. Толстоухов, Дисперсионное ядерное топливо (Москва: Техносфера: 2015).
O. Kukhotskyi, I. Bilodid, A. Shepitchak, and S. Nemtsova, Ядерна та радіаційна безпека, № 4 (84): 18 (2019). Crossref
O. V. Kukhotskyi and A. V. Nosovskyi, Ядерна енергетика та довкілля, № 1 (16): 31 (2020). Crossref
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.
Реактору ВВР-М — 50 лет (Гатчина: Издательство ПИЯФ РАН: 2009).
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.
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.
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.
A. S. Diakov, Science and Global Security, 22, Iss. 3: 166 (2014). Crossref
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).
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).
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).
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).
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).