Thermophysical analysis of the irradiation experiment of titanium beryllide samples in the WWR-K reactor
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2023.v84.i1.08Keywords:
температуралық өріс, титан бериллиді, ССР-Қ реакторы, талдау, радиациялық қыздыру.Abstract
Термоядролық реакторда нейтрондық тепе-теңдікті сақтау үшін нейтрондарды көбейткіш материал ретінде металл бериллийді пайдалану жоспарланды. Дегенмен, металл берилийдің нейтрондармен әрекеттесу кезіндегі іс-әрекетіне байланысты бірқатар кемшіліктері бар. Осыған сүйене отырып, металдық бериллийге қарағанда бірқатар артықшылықтары бар титан бериллиді қазіргі уақытта термоядролық реакторда нейтрондарды көбейтуге үміткер материал ретінде қарастырылуда. Титан бериллидінің нейтрондық сәулелену кезіндегі әрекеті туралы тәжірибелік деректер аз және тұтастай алғанда барлық қолда бар деректер өнеркәсіптік ауқымға сәйкес емес өндірілген титан бериллидіне жатады. Ал Үлбі металлургиялық зауытында (Қазақстан) өнеркәсіптік ауқымда титан бериллиді өндіру технологиясы әзірленіп, сынақтан өтті. Бұл бізге Үлбі металлургиялық зауытында өндірілетін титан бериллидінің ССР-Қ реакторында ұзақ мерзімді нейтронды сәулелену жағдайында әрекетін зерттеуді бастауға түрткі болды.
Бұл жұмыстың мақсаты - ССР-Қ реакторының орталық каналында титан бериллидінің сәулеленуі кезіндегі температуралық режимдерді болжау. Ол үшін соңғы элементтерді талдау әдісін жүзеге асыратын COMSOL Multiphysics кешені пайдаланылды. ССР-Қ реакторындағы сәулелендіру тәжірибесінің термофизикалық талдауы титан бериллиді үлгілерінің температурасы қарастырылған позицияда сәулелендіру кезінде 83°С аспайтынын көрсетті. Капсуладағы күтілетін температура градиенті 20°C аспайды, ал субкапсулалар бойынша күтілетін температура градиенті 7°C-ден аз болады. Осылайша есептелген температура параметрлері реактор тәжірибесінің міндеттеріне толығымен сәйкес келеді, атап айтқанда, титан бериллид үлгілерін ~ 80 ± 15 ° C температурада ұзақ уақыт сәулелендіру.
References
2. K. Munakata, H. Kawamura, M. Uchida., J.Nucl. Mater., 329-333, 1357-1360 (2004).
3. K. Munakata, H. Kawamura, M. Uchida., Fusion Eng. Des., 75-79, 997-1002 (2004).
4. K. Munakata, H. Kawamura, M. Uchida., Fusion Eng. Des., 81, 993-998 (2006).
5. Yoshinao Mishima, et al., Fusion Eng. Des., 82.– P. 91-97 (2007).
6. Bachurin, D. V., Vladimirov P. V., j. Intermet, 100, 163–170 (2018).
7. K. Wada, et al., J. of Nucl. Mater., 442, 494-496 (2013).
8. Jae-Hwan Kim, Masaru Nakamichi, J. of Nucl. Mater., 438, 218-223 (2013).
9. P. Kurinskiy, et al., Fusion Eng. Des., 136, 49-52 (2018).
10. R. Gaisin, et al., J. of Nucl. Mater. Energy, 24, 100771 (2020).
11. R. Gaisin, et al., J. of Alloys and Compounds, 818, 152919 (2020).
12. P. Kurinskiy, et al., Fusion Eng. Des., 84, 1136-1139 (2009).
13. P. Kurinskiy, et al., Fusion Eng. Des., 98-99, 1817-1820 (2015).
14. R. Gaisin, et al., J. of Nucl. Mater. Energy, 30, 101128 (2022).
15. R. Gaisin, et al., Fusion Eng. Des., 161, 111862 (2020).
16. A. Shaimerdenov, et al., Proceedings of the International Scientific Forum “Nuclear Science and Technology” (26-30 September, 2022, Almaty, Kazakhstan, p.152).
17. A. Shaimerdenov, et al., Proceedings of the International Workshop “Beryllium Technology” (14-16 September, 2022, Karlsruhe, Germany, p.X).
18. A. Shaimerdenov, et al., Physics of Atomic Nuclei., 81, 1408–1411 (2018).
19. A. Shaimerdenov, et al., Fusion Science and Technology. 76, 304-313 (2020).
20. COMSOL Multiphysics, 2022. https://www.comsol.com/comsol-multiphysics (accessed 25 April 2022).
