Замена бору-10 Опции

[Татарин]

https://atomicexpert.com/reactor_nerves

Замена бора-10 гафнатом диспрозия (для тепловых) и гидридом гафния (для быстрых).

...Однако оптимальной заменой карбида бора в реакторах на быстрых нейтронах я считаю гидрид гафния. В этом материале одновременно присутствуют замедляющие быстрые нейтроны химические элементы (водород) и поглощающие (изотопы гафния). Поэтому по сравнению со «стержнями-ловушками» конструкция стержня регулирования с гидридом гафния существенно упрощается, так как нет необходимости отдельно изготавливать поглощающие и замедляющие элементы. Как и гафнат диспрозия, гидрид гафния обладает очень высокой радиационной стойкостью, почти не распухает и эффективно поглощает нейтроны. Для предотвращения выхода водорода в стержнях из гидрида гафния могут применяться защитные покрытия. При использовании гидрида гафния ресурс эксплуатации поглощающих элементов может быть кратно увеличен (сегодня этот срок — всего два-три года).

Поведение гидрида гафния под облучением в реакторе БОР‑60 впервые в мире было исследовано в ГНЦ ­НИИАР еще в 1990‑х годах, и результаты я изложил в книге «Гафний в ядерной технике», изданной в 1993 году. В 2001 году ее издали в США. По признанию японских специалистов, после прочтения книги они провели собственные исследования, подтвердившие, что гидрид гафния и карбид бора обладают одинаковой физической эффективностью, при этом стоимость первого на порядок ниже, а радиационная стойкость — на порядки выше. Тогда японцы обратились к нам с просьбой провести реакторные испытания этого материала, и в течение трех лет на реакторе БОР‑60 в Димитровграде такие испытания проводились. Был достигнут впечатляющий результат.

Интересно будет посмотреть на попытки внедрить такое в практику. Для тепловых это уж точно возможно - у гафния совершенно безумные барны поглощения тепловых, тут вопрос экономики и удобства. Навскидку - гафний, конечно, не европий, но после облучения он точно страшнее карбида бора (в котором только наружняя грязь и тритий в относительно небольших количествах).

[nuc]

https://atomicexpert.com/reactor_nerves

Замена бора-10 гафнатом диспрозия (для тепловых) и гидридом гафния (для быстрых).
Интересно будет посмотреть на попытки внедрить такое в практику. Для тепловых это уж точно возможно - у гафния совершенно безумные барны поглощения тепловых, тут вопрос экономики и удобства. Навскидку - гафний, конечно, не европий, но после облучения он точно страшнее карбида бора (в котором только наружняя грязь и тритий в относительно небольших количествах).

в АТР американском все перемещаемые поглатители (и старжни и барабаны) гафниевые уже 60 дет

[pappadeux]

в АТР американском все перемещаемые поглатители (и старжни и барабаны) гафниевые уже 60 дет

они содержат гафний, но в массе своей кяп карбид бора

https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/20045869

[eninav]

А в чем прикол гафния? Вроде бы по тем таблицам которые я нашел, сечения у него хуже чем у бора. Еще и редкий и дорогой. И всякая долгоживущая гадость образуется. Например изомер 178m2 с жесткой гаммой 2,5 МэВ живет 31 год, гадость похлеще цезия и стронция.

[Татарин]

А в чем прикол гафния? Вроде бы по тем таблицам которые я нашел, сечения у него хуже чем у бора.

Дешевле бора-10, а на тепловых в составе с гадолинием у него поглощение - десятки килобарн.
Можно обойтись без обогащения бора.
Он плотный.
И очень хорошо стоИт под облучением - не распухает, не газит. Из бора, например, лезет гелий, тритий и протий (в общем, водород).
Металлический стержень можно очень долго использовать - в этом смысле экономика лучше.

Еще и редкий и дорогой. И всякая долгоживущая гадость образуется. Например изомер 178m2 с жесткой гаммой 2,5 МэВ живет 31 год, гадость похлеще цезия и стронция.

Что касается гадости после облучения - то да, тут без вопросов.

Сообщение отредактировал Татарин - 12.3.2025, 12:06

[eninav]

Дешевле бора-10, а на тепловых в составе с гадолинием у него поглощение - десятки килобарн.
Можно обойтись без обогащения бора.
Он плотный.
И очень хорошо стоИт под облучением - не распухает, не газит. Из бора, например, лезет гелий, тритий и протий (в общем, водород).
Металлический стержень можно очень долго использовать - в этом смысле экономика лучше.
Что касается гадости после облучения - то да, тут без вопросов.

Тут пишут что всего 110 барн у природной смеси. У отдельных изотопов до 400, но это все равно меньше чем даже у природного бора.
По распуханию да, аргумент. Хотя НЯЗ там используется не чистый бор, а сталь легированная бором, и бора там единицы процентов. Так что наверное это не сильно критично.

Сообщение отредактировал eninav - 12.3.2025, 12:12

[alex_bykov]

Тут пишут что всего 110 барн у природной смеси. У отдельных изотопов до 400, но это все равно меньше чем даже у природного бора.
По распуханию да, аргумент. Хотя НЯЗ там используется не чистый бор, а сталь легированная бором, и бора там единицы процентов. Так что наверное это не сильно критично.

По памяти. У Украины был свой гафний (как отход от производства циркония в ГП "Цирконий") и были весьма неплохие материаловеды в Киеве и Харькове. Были сделаны 6 гафниевых ПС СУЗ. После нескольких лет опытной эксплуатации в ВВЭР-1000, по-моему, на РАЭС-3 (зуб не дам, не помню), выгрузили досрочно, 1 ПС СУЗ отвезли на материаловедческие исследования в НИИАР. Вердикт: выбросьте и больше не балуйтесь (для длинной сопли, которой является гафниевый поглощающий стержень, оказались критичными коррозия и формоизменение).

Плюс у гафния по сравнению с бором один: при выгорании не так сильно меняется поглощающая способность (условно, поглощение нейтрона - это путешествие по изотопам того же гафния с довольно близкими сечениями). Этот момент в борных СУЗах сейчас учтён: постоянно погружаемая в активную зону часть ПС СУЗ содержит не бор, а титанат диспрозия... И, да, это же снимает проблему деградации погруженной в активную зону оболочки ПС СУЗ с материаловедческой точки зрения.

[pappadeux]

По памяти. У Украины был свой гафний (как отход от производства циркония в ГП "Цирконий") и были весьма неплохие материаловеды в Киеве и Харькове. Были сделаны 6 гафниевых ПС СУЗ. После нескольких лет опытной эксплуатации в ВВЭР-1000, по-моему, на РАЭС-3 (зуб не дам, не помню), выгрузили досрочно, 1 ПС СУЗ отвезли на материаловедческие исследования в НИИАР. Вердикт: выбросьте и больше не балуйтесь (для длинной сопли, которой является гафниевый поглощающий стержень, оказались критичными коррозия и формоизменение).

Плюс у гафния по сравнению с бором один: при выгорании не так сильно меняется поглощающая способность (условно, поглощение нейтрона - это путешествие по изотопам того же гафния с довольно близкими сечениями). Этот момент в борных СУЗах сейчас учтён: постоянно погружаемая в активную зону часть ПС СУЗ содержит не бор, а титанат диспрозия... И, да, это же снимает проблему деградации погруженной в активную зону оболочки ПС СУЗ с материаловедческой точки зрения.

они?

https://inis.iaea.org/records/zv85a-f8c77

[nuc]

они содержат гафний, но в массе своей кяп карбид бора

https://www.osti.gov/etdeweb/servlets/purl/20045869

Я на нем (ATR) работал.

Сообщение отредактировал nuc - 12.3.2025, 17:02

[pappadeux]

Я на нем (ATR) работал.

покопавшись, можно найти и то, что сейчас весты продают, например

https://westinghousenuclear.com/data-sheet-...-rod-cr-99plus/

или

https://westinghousenuclear.com/data-sheet-...vanced-bwr-crb/

[nuc]

покопавшись, можно найти и то, что сейчас весты продают, например

https://westinghousenuclear.com/data-sheet-...-rod-cr-99plus/

или

https://westinghousenuclear.com/data-sheet-...vanced-bwr-crb/

Это же для кипящих? или разве что для Palisade... где аппарат под давлением но с blades. То, что я точно знаю, что при разработке нескольких новых аппаратов Hf не рассматривался в качестве материала для перемещаемых поглатителей даже при первичном подборе. Но рассматривалось золото... что было весьма смешно читать в отчетах. Когда дети развлекаются, "пушки молчат"

Сообщение отредактировал nuc - 12.3.2025, 18:37

[pappadeux]

Это же для кипящих? или разве что для Palisade... где аппарат под давлением но с blades.

Это хороший вопрос - почему там нет (или я плохо искал) CR для реакторов под давлением,
вроде родной бизнес. Продали кому?

[alex_bykov]

они?

https://inis.iaea.org/records/zv85a-f8c77

Вполне возможно, но из знакомых фамилий только Ковтун

[pappadeux]

не думаю, что тут "ядерный" гафний, но вот такие цены

https://www.goodfellow.com/usa/hafnium-rod-group#