Фізико-механічні властивості γ-опроміненной SiC кераміки для іммобілізації радіоактивних відходів

Анотація

Інтерес до карбіду кремнію, кераміки та композитів на основі SiC як матричного матеріалу для іммобілізації ядерних відходів зростає. Довготривала хімічна та радіаційна стійкість SiC є важливими факторами для іммобілізації радіонуклідів. Перевагами кераміки на основі SiC як конструкційних матеріалів для застосування у ядерної енергетиці є високотемпературні властивості, висока щільність та зменшена активація нейтронів. Використання радіаційностійких матеріалів є суворою вимогою до функціонування безпечної та екологічно чистої енергетичної системи. Структурна стабільність кераміки при опроміненні до температури 1273 К також дуже важлива для застосування в ядерної енергетиці. Матриці SiC, леговані добавками Cr та Si, були виготовлені методом високошвидкісного гарячого пресування. Вміст добавок складав від 0,5 до 3 % мас. Мікроструктурні характеристики кераміки карбіду кремнію були проаналізовані методом рентгенівської дифракції (XRD), сканувальної електронної мікроскопії (SEM), енерго-дисперсійної рентгенівської спектроскопії (EDX) та методів інфрачервоної спектроскопії (ІЧ). Результати тріщиностійкості в умовах навантаження виявили незначну кількість тріщин у кераміці SiC з добавками Cr до і після процесу опромінення. Крім того, було продемонстровано, що зразки SiC з легуючими добавками Cr і Si мають високі механічні параметри при γ-опроміненні. Міцність кераміки зростає з утворенням однорідної та дрібнозернистої структури. Проаналізовано модифікацію фазового складу та механічних властивостей кераміки SiC з добавками Cr і Si при γ-опроміненні для подальшого розвитку матеріалів, що стійкі до випромінювання, та матриць для іммобілізації радіоактивних відходів.