Nanostructural Materials in the Nuclear Engineering
Keywords:
nanomaterials, nanotechnologies, nuclear fuel cycle, radiation resistance and corrosion resistance
Abstract
A brief review of research findings, pilot projects and application of nanomaterials in the nuclear power industry and engineering is presented. Examined are the prospects of creation of nanostructural materials and coatings for building blocks in NPPs and future fission reactors with a view to improving mechanical properties, increasing radiation resistance. Also, investigated are the main problems arising from development of methods for nuclear fuel modification, development of dispersion-hardened steels.
Downloads
Download data is not yet available.
References
1. Развитие атомной энергетики России и Украины – фактор устойчивого межгосударственного сотрудничества: материалы совместного совещания-семинара РАН и НАНУ: 21-23 октября 2008 г., ЛОК «Колонтаево» (г. Электросталь). – М.: Наука, 2009. – 357 с.
2. Второй Совместный российско-украинский научно-технический совещание-семинар «Развитие атомной энергетики Рос-сии и Украины – фактор устойчивого международного сотрудничества». Энергодар, Украина, 20-22 октября 2009 г.
3. Фейнман Р. Внизу полным полно места: приглашение в новый мир физики // Химия и жизнь. - 2002. - №.12. - С.20-26.
4. Научная сессия Общего собрания РАН 19 XII 2002 г. // Вестник РАН. - 2003. - Т.73, №5. - C. 429-439.
5. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. - М.: ИЦ «Академия», 2005.-192с.
6. Кириченко В.Г., Мельникова Е.С. Особенности структуры нанометрических поверхностных слоев графита // The Journal of Kharkiv National University, physical series “Nuclei, Particles, Fields”. – 2009. - №878. – Iss.4(44). - S.79-85; Путилов А.В. Разработки ФГУП ВНИИНМ в области нанотехнологий и наноматериалов для атомной отрасли // Российские нанотехно-логии. - 2007. - Т.2, № 9-10. - С.6-11.
7. Суглобов Д.Н., Яковлев Р.М., Мясоедов Б.Ф. Торий-урановый топливный цикл для тепло- и электроэнергетики // Радио-химия. – 2007.- Т.49, №5. -С.385-392.
8. Агеев В.С. , Леонтьева-Смирнова М.В. , Никитина А.А. и др. Развитие работ по ферритно-мартенситным сталям для инновационных ядерных реакторов на быстрых нейтронах //Тр. 18-й Международной конференции по физике радиацион-ных явлений и радиационному материаловедению. 8-13 сентября 2008, Алушта. Харьков, «Талант-Трейдінг», 2008, с. 234.
9. Леонтьева-Смирнова М.В. , Агеев В.С. , Буданов Ю.П. , Митрофанова Н.М. , Целищев А.В. Конструкционные материа-лы активных зон российских быстрых реакторов. Состояние и перспективы // Тр. 18-й Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению, 8-13 сентября 2008, Алушта, Харьков, «Талант-Трейдінг», 2008. - С. 6.
10. Кондрик А.И. , Ковтун Г.П. , Даценко О.А. , Щербань А.П. Современные материалы для термоядерной энергетики. / Препринт. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2008, 88 с.
11. Азаренков Н.А., Ковтун Г.П., Литовченко С.В. Нано технологии и наноматериалы в атомной энергетике // Міжнародна наукова конференція «Фізико-хімічні основи формування і модифікації мікро-та наноструктур, FMMN’2009». Збірник наукових праць. – Харків: НФТЦ МОН та НАН України, 2009.- С. 152-157.
12. Huetj J.J. Sintered Metal-Ceramic Composites // Elsevier Science Publishers B. V Amsterdam, 1984. - P.197-212.
13. Dewilde L.,Gedopt J.,Delbrassine A.,Driesen. and Kazimierzak B. //Proc.of the Inter. Conf. of Materials for Nuclear Reactor Core Application, Bristol, 1987. - P.271-276.
14. Tian Yun, Shan Binguan, Pan Qingchun, Sun Jiguang Stadies on ODS ferritic alloy for advanced LMFBR cladding application in CISRI. //Proc.Mater. for Advanced Energy Systems&Fission and Fusion Engineering, Southwestern Institute of Physics, Cheng-du, China, 1995. - P. 110-115
15. Tian Yun, Shan Binguan, Liu Guangzu et al. An overview of several iron base oxide dispersion strengthened alloys for nuclear application. Mater. for Advanced Energy Systems & Fission and Fusion Engineering / Ed. A.Kohuama et al. Japan. Soc. Mater. Advanced Energy Systems, 1994. - P. 307-312.
16. Asano K., Kohno Y., Kohyama A., Suzuki A., Kusanagi H. Microstructural evolution of an oxide dispersion strengthened steel under charged particles irradiation // J.Nucl.Mat. - 1988. - Vol.155-157. - P. 928-934.
17. Ukai S., Nishida T., Kaneda K., Okuda T., Fujiwara M., Asabe K.and Hagi S. Development of oxide dispersion strengthened ferritic steel for fast reactor core application. The fourth Japan – China symposium on Materials for Advanced Energy Systems & Fission and Fusion Engineering, 1996.
18. Carre F., Yvon P., Chair P. Innovative Reactor Systems and Reguirements for Structural Materials. Workshop on SMINS, Karls-ruhe, Germany, June 4-6, 2007.
19. Miller M.K., Hoelzer D.T., Babu S.S., Kenik E.A., Russell K.F. High Temperature Microstructural Stability of a MA/ODS Ferrit-ic Alloy. High Temperature Alloys: Processing for Properties. Edited by G.E. Fuchs and J.B. Wahl TMS (The Minerals, Metals & Materials Society) 2003.
20. Ohtsuka S., Ukai S., Fujiwara M., Kaito T., Narita T. Improvement of 9Cr-ODS martesitic steel properties by controlling excess oxygen and titanium contents //J.Nucl.Mat.- 2004. - Vol.329-333. - P. 372-376.
21. Kimura А., Cho H.S. , Toda N. and others Nano-sized Oxide Dispersion Strengthening Steels for High-Fuel Cladding / The Sixth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing. November 5-9, 2007, ICC Jeju Island, Korea.
22. Карасев В.С., Мамчич С.Д., Мельник-Куцин Ю.П., Славута В.И., Иванова И.И., Демидик А.Н., Неклюдов И.М., Матви-енко Б.В. Влияние облучения нейтронами и заряженными частицами на радиационную стойкость дисперсно-упрочненной ферритной стали //Радиационные эффекты в металлах и сплавах. Алма-Ата, 1983, с.127-131.
23. Федорченко И.М., Иванова И.И., Демидик А.Н., Логунцев Е.Н., Налесник В.М., Аверина М.В. Влияние облучения на структуру и свойства дисперсноупрочненной ферритной стали //Труды Международной конференции по радиационному материаловедению, Алушта, 1990, с.89-95.
24. Иванова И.И., Демидик А.Н., Попович В.В., Кохтев С.А.Исследование коррозионной стойкости ферритных дисперсно-упрочненных сталей, предназначенных для горячей зоны атомных реакторов //Порошковая металлургия. - 1997, № 3/4 - С.25-31.
25. Иванова И.И., Демидик А.Н.Ферритные дисперсно-упрочненные стали для горячей зоны реакторов на быстрых нейтро-нах //Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. - 2001. - №4(80). - С.65-68.
26. Агеев В.С., Никитина А.А., Сагарадзе В.В., Сафронов Б.В., Чуканов А.П., Цвелев В.В. Использование методов метал-лургии распыленных и быстрозакаленных порошков для изготовления оболочек твэлов из дисперсно-упрочненных окси-дами (дуо) жаропрочных ферритно-мартенситных. сталей //Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиацион-ных повреждений и радиационное материаловедение. - 2007. - №. 2(90). - С. 134-141.
27. Okuda T., Fujiwara M. Dispersion behaviour of oxide particles in mechanically alloyed ODS steel //Journal of Materials Science Letters. - 1995. – Vol.14. - P. 1600-1603.
28. Mukhopadhyay D.K.H., Froes F., Gelles D.S. Development of oxide dispersion strengthened ferritic steel for fusion // J.Nucl.Mat. - 1998. - Vol.258-263. - P. 1209-1215.
29. Ivanov V., Paranin, Khrustov V. et al. Processing of Nanostructured Oxide Ceramics with Magnetic Pulsed Compaction Tech-nique // Key S.Engineering Materials. - 2002. - Vol. 206-213. - P. 377-380.
30. Азаренков Н.А., Воеводин В.Н., Кириченко В.Г., Ковтун Г.П. Перспективы применения наноструктурных материалов в атомной энергетике. // The Journal of Kharkiv National University, physical series “Nuclei, Particles, Fields”. - 2010- №887– Iss.1(45). - S.4-24.
31. Агапова Н.П., Африканов И.Н, Бутра Ф.П. и др. Исследование структуры и механических свойств стали ОХ16Н15М3Б, облученной ионами гелия. // Атомная Энергия. –1976. –Т.41. –С.314-317.
32. Hsiung L., Fluss M., Tumey S., Marian J., Kimura A., Willaime F., Serruys Y. Materials Modeling in Nuclear Energy Environ-ment: State of Art and Beyond. SMoRE CRP, PARIS. May 31 to June 4, 2010.
33. 1st International Workshop on Dispersion Strengthened Steels for Advanced Nuclear Applications. DIANA I. Centre CNRS Paul Langevin, Aussois, France, April 4-8, 2011.-403 p.
2. Второй Совместный российско-украинский научно-технический совещание-семинар «Развитие атомной энергетики Рос-сии и Украины – фактор устойчивого международного сотрудничества». Энергодар, Украина, 20-22 октября 2009 г.
3. Фейнман Р. Внизу полным полно места: приглашение в новый мир физики // Химия и жизнь. - 2002. - №.12. - С.20-26.
4. Научная сессия Общего собрания РАН 19 XII 2002 г. // Вестник РАН. - 2003. - Т.73, №5. - C. 429-439.
5. Андриевский Р.А., Рагуля А.В. Наноструктурные материалы. - М.: ИЦ «Академия», 2005.-192с.
6. Кириченко В.Г., Мельникова Е.С. Особенности структуры нанометрических поверхностных слоев графита // The Journal of Kharkiv National University, physical series “Nuclei, Particles, Fields”. – 2009. - №878. – Iss.4(44). - S.79-85; Путилов А.В. Разработки ФГУП ВНИИНМ в области нанотехнологий и наноматериалов для атомной отрасли // Российские нанотехно-логии. - 2007. - Т.2, № 9-10. - С.6-11.
7. Суглобов Д.Н., Яковлев Р.М., Мясоедов Б.Ф. Торий-урановый топливный цикл для тепло- и электроэнергетики // Радио-химия. – 2007.- Т.49, №5. -С.385-392.
8. Агеев В.С. , Леонтьева-Смирнова М.В. , Никитина А.А. и др. Развитие работ по ферритно-мартенситным сталям для инновационных ядерных реакторов на быстрых нейтронах //Тр. 18-й Международной конференции по физике радиацион-ных явлений и радиационному материаловедению. 8-13 сентября 2008, Алушта. Харьков, «Талант-Трейдінг», 2008, с. 234.
9. Леонтьева-Смирнова М.В. , Агеев В.С. , Буданов Ю.П. , Митрофанова Н.М. , Целищев А.В. Конструкционные материа-лы активных зон российских быстрых реакторов. Состояние и перспективы // Тр. 18-й Международной конференции по физике радиационных явлений и радиационному материаловедению, 8-13 сентября 2008, Алушта, Харьков, «Талант-Трейдінг», 2008. - С. 6.
10. Кондрик А.И. , Ковтун Г.П. , Даценко О.А. , Щербань А.П. Современные материалы для термоядерной энергетики. / Препринт. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2008, 88 с.
11. Азаренков Н.А., Ковтун Г.П., Литовченко С.В. Нано технологии и наноматериалы в атомной энергетике // Міжнародна наукова конференція «Фізико-хімічні основи формування і модифікації мікро-та наноструктур, FMMN’2009». Збірник наукових праць. – Харків: НФТЦ МОН та НАН України, 2009.- С. 152-157.
12. Huetj J.J. Sintered Metal-Ceramic Composites // Elsevier Science Publishers B. V Amsterdam, 1984. - P.197-212.
13. Dewilde L.,Gedopt J.,Delbrassine A.,Driesen. and Kazimierzak B. //Proc.of the Inter. Conf. of Materials for Nuclear Reactor Core Application, Bristol, 1987. - P.271-276.
14. Tian Yun, Shan Binguan, Pan Qingchun, Sun Jiguang Stadies on ODS ferritic alloy for advanced LMFBR cladding application in CISRI. //Proc.Mater. for Advanced Energy Systems&Fission and Fusion Engineering, Southwestern Institute of Physics, Cheng-du, China, 1995. - P. 110-115
15. Tian Yun, Shan Binguan, Liu Guangzu et al. An overview of several iron base oxide dispersion strengthened alloys for nuclear application. Mater. for Advanced Energy Systems & Fission and Fusion Engineering / Ed. A.Kohuama et al. Japan. Soc. Mater. Advanced Energy Systems, 1994. - P. 307-312.
16. Asano K., Kohno Y., Kohyama A., Suzuki A., Kusanagi H. Microstructural evolution of an oxide dispersion strengthened steel under charged particles irradiation // J.Nucl.Mat. - 1988. - Vol.155-157. - P. 928-934.
17. Ukai S., Nishida T., Kaneda K., Okuda T., Fujiwara M., Asabe K.and Hagi S. Development of oxide dispersion strengthened ferritic steel for fast reactor core application. The fourth Japan – China symposium on Materials for Advanced Energy Systems & Fission and Fusion Engineering, 1996.
18. Carre F., Yvon P., Chair P. Innovative Reactor Systems and Reguirements for Structural Materials. Workshop on SMINS, Karls-ruhe, Germany, June 4-6, 2007.
19. Miller M.K., Hoelzer D.T., Babu S.S., Kenik E.A., Russell K.F. High Temperature Microstructural Stability of a MA/ODS Ferrit-ic Alloy. High Temperature Alloys: Processing for Properties. Edited by G.E. Fuchs and J.B. Wahl TMS (The Minerals, Metals & Materials Society) 2003.
20. Ohtsuka S., Ukai S., Fujiwara M., Kaito T., Narita T. Improvement of 9Cr-ODS martesitic steel properties by controlling excess oxygen and titanium contents //J.Nucl.Mat.- 2004. - Vol.329-333. - P. 372-376.
21. Kimura А., Cho H.S. , Toda N. and others Nano-sized Oxide Dispersion Strengthening Steels for High-Fuel Cladding / The Sixth Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing. November 5-9, 2007, ICC Jeju Island, Korea.
22. Карасев В.С., Мамчич С.Д., Мельник-Куцин Ю.П., Славута В.И., Иванова И.И., Демидик А.Н., Неклюдов И.М., Матви-енко Б.В. Влияние облучения нейтронами и заряженными частицами на радиационную стойкость дисперсно-упрочненной ферритной стали //Радиационные эффекты в металлах и сплавах. Алма-Ата, 1983, с.127-131.
23. Федорченко И.М., Иванова И.И., Демидик А.Н., Логунцев Е.Н., Налесник В.М., Аверина М.В. Влияние облучения на структуру и свойства дисперсноупрочненной ферритной стали //Труды Международной конференции по радиационному материаловедению, Алушта, 1990, с.89-95.
24. Иванова И.И., Демидик А.Н., Попович В.В., Кохтев С.А.Исследование коррозионной стойкости ферритных дисперсно-упрочненных сталей, предназначенных для горячей зоны атомных реакторов //Порошковая металлургия. - 1997, № 3/4 - С.25-31.
25. Иванова И.И., Демидик А.Н.Ферритные дисперсно-упрочненные стали для горячей зоны реакторов на быстрых нейтро-нах //Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. - 2001. - №4(80). - С.65-68.
26. Агеев В.С., Никитина А.А., Сагарадзе В.В., Сафронов Б.В., Чуканов А.П., Цвелев В.В. Использование методов метал-лургии распыленных и быстрозакаленных порошков для изготовления оболочек твэлов из дисперсно-упрочненных окси-дами (дуо) жаропрочных ферритно-мартенситных. сталей //Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиацион-ных повреждений и радиационное материаловедение. - 2007. - №. 2(90). - С. 134-141.
27. Okuda T., Fujiwara M. Dispersion behaviour of oxide particles in mechanically alloyed ODS steel //Journal of Materials Science Letters. - 1995. – Vol.14. - P. 1600-1603.
28. Mukhopadhyay D.K.H., Froes F., Gelles D.S. Development of oxide dispersion strengthened ferritic steel for fusion // J.Nucl.Mat. - 1998. - Vol.258-263. - P. 1209-1215.
29. Ivanov V., Paranin, Khrustov V. et al. Processing of Nanostructured Oxide Ceramics with Magnetic Pulsed Compaction Tech-nique // Key S.Engineering Materials. - 2002. - Vol. 206-213. - P. 377-380.
30. Азаренков Н.А., Воеводин В.Н., Кириченко В.Г., Ковтун Г.П. Перспективы применения наноструктурных материалов в атомной энергетике. // The Journal of Kharkiv National University, physical series “Nuclei, Particles, Fields”. - 2010- №887– Iss.1(45). - S.4-24.
31. Агапова Н.П., Африканов И.Н, Бутра Ф.П. и др. Исследование структуры и механических свойств стали ОХ16Н15М3Б, облученной ионами гелия. // Атомная Энергия. –1976. –Т.41. –С.314-317.
32. Hsiung L., Fluss M., Tumey S., Marian J., Kimura A., Willaime F., Serruys Y. Materials Modeling in Nuclear Energy Environ-ment: State of Art and Beyond. SMoRE CRP, PARIS. May 31 to June 4, 2010.
33. 1st International Workshop on Dispersion Strengthened Steels for Advanced Nuclear Applications. DIANA I. Centre CNRS Paul Langevin, Aussois, France, April 4-8, 2011.-403 p.
Published
2013-02-22
Cited
How to Cite
Azarenkov, N., Vojevodin, V., Kirichenko, V., Kovtun, G., Kurinny, V., & Lytovchenko, S. (2013). Nanostructural Materials in the Nuclear Engineering. East European Journal of Physics, (1041(2), 19-28. Retrieved from https://periodicals.karazin.ua/eejp/article/view/13088
Section
Reviews
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License that allows others to share the work with an acknowledgment of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgment of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
