ОКСИДТІ ҚОСЫЛЫСТАР НЕГІЗІНДЕ CER-CER ТИПІ БОЙЫНША ИНЕРТТІ МАТРИЦАЛАРДА ФАЗАНЫҢ ТҮЗІЛУ ПРОЦЕСТЕРІН ЗЕРТТЕУ

Бұл жұмыстың мақсаты оксидтер компоненттерінің өзгеруіне байланысты (1-x)ZrO₂ – xAl₂O₃ керамикасының үлгілерінде фазаның түзілу процестерін зерттеу, сондай-ақ құрылымдық параметрлердің өзгеруін және кристалдылық дәрежесін анықтау болып табылады. Цирконий және алюминий оксидтерінің cer-cer типі бойынша ядролық отынның инертті матрицалары үшін негіз ретінде таңдау олардың физикалық-химиялық, құрылымдық және механикалық қасиеттеріне байланысты, олардың жиынтығы ядролық отын саласында үлкен әлеуетке ие керамиканың жаңа түрін алуға мүмкіндік береді. Бұл оксидті қосылыстар жоғары термиялық тұрақтылыққа және жоғары температураға төзімділікке ие, бұл оларды жоғары температуралы ядролық реакторлардың жаңа буыны үшін дисперсті ядролық отынның негізі ретінде пайдалануға мүмкіндік береді. Оксидті қосылыстар негізіндегі керамика алу үшін механикалық ұнтақтау, содан кейін термиялық күйдіру әдісі таңдалды. Ұнтақтау шарттарын таңдау, сондай-ақ кейінгі термиялық күйдіру, ұнтақтау кезінде басталған деформациялық бұрмаланулар мен метатұрақты түзілістердің термиялық әрекеті мен ішінара босаңсуы нәтижесіндегі фазалық өзгерістер мен құрылымдық өзгерістер процестерін инициализациялау үшін таңдалды. Фазалық процестерді және құрылымдық өзгерістерді зерттеудің негізгі әдісі ретінде рентгендік дифракция әдісі таңдалды. Зерттеулер барысында алюминий оксидінің қосылуы ZrO₂ негізгі моноклиндік фазасының құрылымдық реттелуіне, сондай-ақ алмастыру мен енгізудің қатты ерітінділерінің пайда болуына әкелетіні анықталды. Рентгендік фазалық талдау әдісін қолдана отырып, оксидтер компоненттерінің бірдей концентрациясында цирконий диоксидіндегі полиморфты фазалық қайта құру анықталды, оның болуы цирконий оксидін қосу және фазалық процестердің өзгеруі кезінде пайда болатын фазалық қайта құру процестерін көрсетеді.

1. Yang K. et al. Multicomponent pyrochlore solid solutions with uranium incorporation–A new perspective of materials design for nuclear applications //Journal of the European Ceramic Society. – 2021. – Vol. 41, No. 4. – P. 2870–2882.

2. Wei H. et al. Effects of the key parameters of TRISO particle buffer layer on in-pile thermo-mechanical behavior in FCM fuel pellets //Journal of Nuclear Materials. – 2021. – Vol. 551. – P. 152977.

3. Shelley A., Ovi M. H. Possibility of curium as a fuel for VVER-1200 reactor //Nuclear Engineering and Technology. – 2022. – Vol. 54, No. 1. – P. 11–18.

4. Nandi C. et al. Phase evolution in M1-xPuxO2 (0.0≤ x≤ 0.6)(M= Zr, Th) as potential inert matrix fuel system under reducing and oxidizing conditions //Journal of Nuclear Materials. – 2021. – Vol. 547. – P. 152800.

5. Romano M., Pizzocri D., Luzzi L. On the intra-granular behaviour of a cocktail of inert gases in oxide nuclear fuel: Methodological recommendation for accelerated experimental investigation //Nuclear Engineering and Technology. – 2022. – Vol. 54, No. 5. – P. 1929–1934.

6. Araya N., Madariaga J., Toledo M. Numerical modelling of a three-zone combustion for heavy fuel oil in inert porous media reactor //International Journal of Hydrogen Energy. – 2021. – Vol. 46, No. 43. – P. 22385–22396.

7. Alekseeva L. S. et al. Mechanical Properties and Thermal Shock Resistance of Fine-Grained Nd:YAG/SiC Ceramics //Inorganic Materials. – 2022. – Vol. 58, No. 2. – P. 199– 204.

8. Ivanov I. A. et al. Study of the Effect of Y2O3 Doping on the Resistance to Radiation Damage of CeO2 Microparticles under Irradiation with Heavy Xe22+ Ions //Crystals. – 2021. – Vol. 11, No. 12. – P. 1459.

9. Kiegiel K. et al. Management of Radioactive Waste from HTGR Reactors including Spent TRISO Fuel – State of the Art //Energies. – 2022. – Vol. 15, No. 3. – P. 1099.

10. Wareing A. et al. Development of integrated waste management options for irradiated graphite //Nuclear Engineering and Technology. – 2017. – Vol. 49, No. 5. – P. 1010–1018.

11. Zhang J. et al. Modelling of effective irradiation swelling for inert matrix fuels //Nuclear Engineering and Technology. – 2021. – Vol. 53, No. 8. – P. 2616–2628.

12. / Berguzinov A. et al. Synthesis, Phase Transformations and Strength Properties of Nanostructured (1− x) ZrO2− xCeO2 Composite Ceramics //Nanomaterials. – 2022. – Vol. 12, No. 12. – P. 1979.

13. Bhandari K. et al. (Y1-xNdx)3Zr5O14.5 solid solutions as inert matrices: Phase evolution, order-disorder dynamics and thermophysical behavior //Materials Today Communications. – 2021. – Vol. 27. – P. 102158.

14. Schramm A. et al. High temperature wettability and corrosion of ZrO2, Al2O3, Al2O3-C, MgO and MgAlON ceramic substrates by an AZ91 magnesium alloy melt //Journal of the European Ceramic Society. – 2022. – Vol. 42, No. 6. – P. 3023–3035.

15. Liu Y. et al. Irradiation response of Al2O3-ZrO2 ceramic composite under He ion irradiation //Journal of the European Ceramic Society. – 2021. – Vol. 41, No. 4. – P. 2883–2891.