Помощь · Поиск · Пользователи · Календарь
Полная версия этой страницы: Замена бору-10
Форум AtomInfo.Ru > Атом > Разные стороны атома
Татарин
https://atomicexpert.com/reactor_nerves

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

Цитата
...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
QUOTE(Татарин @ 11.3.2025, 17:24) *
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
QUOTE(nuc @ 11.3.2025, 13:37) *
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
Цитата(eninav @ 12.3.2025, 11:26) *
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.

Цитата(eninav @ 12.3.2025, 11:26) *
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.
eninav
Цитата(Татарин @ 12.3.2025, 11:50) *
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.
alex_bykov
QUOTE(eninav @ 12.3.2025, 12:11) *
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
QUOTE(alex_bykov @ 12.3.2025, 9:13) *
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
QUOTE(pappadeux @ 12.3.2025, 5:39) *
они содержат гафний, но в массе своей кяп карбид бора

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


Я на нем (ATR) работал.
pappadeux
QUOTE(nuc @ 12.3.2025, 10:02) *
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
QUOTE(pappadeux @ 12.3.2025, 18:03) *
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"
pappadeux
QUOTE(nuc @ 12.3.2025, 11:26) *
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
QUOTE(pappadeux @ 12.3.2025, 17:00) *

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#
Русская версия IP.Board © 2001-2025 IPS, Inc.