ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ОБЪЕМНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЦИРКОНИЕВЫХ СПЛАВОВ В ВОЗДУХЕ

В данной работе исследовались процессы окисления сплавов циркония, легированных ниобием, при высоких температурах (900–1200 °С). Объектами исследования были образцы из йодидного циркония, сплавов Э110 и Э125, а также имитаторы тепловыделяющих элементов (твэлов) из сплава Э110. Результаты показали различия в кинетике окисления для трех групп образцов. Образцы йодидного циркония (группа I) демонстрировали линейный рост массы с увеличением температуры. Сплавы циркония с ниобием (группа II) показали максимальное увеличение массы при 950–1000 °С, после чего окисление замедлялось. Имитаторы твэла (группа III) окислялись схожим образом с группой II, однако с меньшей амплитудой изменений. Форма образцов оказала значительное влияние на кинетику окисления. Имитаторы твэла окислялись быстрее из-за растрескивания оксидного слоя, что способствовало более интенсивному доступу окислительной среды к металлу. Экспериментально определена энергия активации окисления для йодидного циркония (113 кДж/моль) и имитаторов твэла (59 кДж/моль). Работа выявила влияние состава и геометрии образцов на процесс высокотемпературного окисления, что может быть полезно для разработки более устойчивых к окислению материалов для ядерных реакторов, а также для переработки отработавших ТВС методом способом объемного окисления.

1. Иванов, А. Б. Материалы для ядерных реакторов: свойства и применение. – М.: Наука, 2010.

2. Петров, С. В., Кузнецов, А. Н. Свойства циркониевых сплавов для ядерных реакторов. // Журнал атомной энергетики, 2018.

3. Кузнецов, В. Н. Коррозия циркониевых сплавов в реакторных условиях. // Вестник атомной науки, 2015.

4. Смирнов, Д. А., Петров, Г. В. Влияние температуры на окисление циркониевых сплавов. // Коррозия и защита материалов, 2019.

5. Петрова, И. В. Высокотемпературное окисление циркониевых сплавов. – СПб.: ТехноЛит, 2018.

6. Алексеев, Ю. В., Зиновьев, С. В. Легирование циркониевых сплавов: влияние на коррозионную стойкость. // Материаловедение, 2016.

7. Воронцов, А. Г., Калинин, И. Б. Сплавы циркония с ниобием для ядерной энергетики. – М.: Энергоатомиздат, 2012.

8. Федоров, Д. В., Лавров, П. А. Обращение с отработавшим ядерным топливом: современные подходы и перспективы. – М.: Атомиздат, 2020.

9. Лебедев, М. Н. Переработка циркониевых оболочек твэлов в процессе утилизации ОЯТ. // Энергия и эко- логия, 2021.

10. Широков, И. А., Захаров, К. В. Полное окисление циркониевых сплавов при высоких температурах. // Технологии утилизации ядерных материалов, 2020.

11. Белоусов, Р. А. Экспериментальное исследование окисления циркониевых сплавов. – Новосибирск: Изд-во НГУ, 2017.

12. Горшков, В. Е. Исследование фазового состава оксидных слоев на циркониевых сплавах. // Физика метал- лов, 2018.

13. Киселев, А. П., Ларин, С. А. Высокотемпературная стойкость циркониевых сплавов. // Материаловедение и металлургия, 2019.

14. Иванов, А. И., Петров, С. Л. Влияние урана на кинетику окисления циркониевых сплавов. // Ядерные технологии, 2021.