Научно-производственный центр «Эпсилон», Нижний Новгород, Россия:

В. П. Дмитриев, ст. науч. сотр.
В. Г. Назаров, зам. директора, эл. почта: nazarov-1952@list.ru
В. П. Тихонов, начальник отдела

Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева, Нижний Новгород, Россия:
И. О. Леушин, проф., зав. каф. «Металлургические технологии и оборудование»

Рассмотрены современные аспекты применения нейтронопоглощающих коррозионно-стойких сталей и сплавов в конструкциях атомной техники. Выполнен обзор литературных источников и расчетно-экспериментальных исследований ведущих отечественных и зарубежных научных центров и на этой основе проведен анализ эффективности применения различных нейтронопоглощающих материалов. Экспериментально в лабораторных условиях, а также путем расчетов установлены зависимости нейтронопоглощающей способности, коррозионно-механических свойств, хладостойкости и свариваемости сталей от содержания гадолиния. Показано, что введение в стали и сплавы объема гадолиния в пределах его растворимости существенно повышает способность материалов к поглощению нейтронов при обеспечении надежности конструкции за счет сохранения высоких технологических, физико-механических и коррозионных свойств базового материала. Указаны направления дальнейших исследований по разработке опытно-промышленной и промышленной технологий производства лигатуры и содержащих гадолиний коррозионно-стойких сталей и сплавов с ее применением, а также полуфабрикатов из этих сталей и сплавов (полосы, листы, трубы различной конфигурации в сечении, в том числе сварные, отливки, поковки) с последующим выбором и изготовлением конструкций — представителей оборудования атомной техники и проведением натурных испытаний материалов на способность к поглощению нейтронов. В результате выполнения предлагаемых комплексных исследований и испытаний будут созданы основы широкого применения гадолинийсодержащих материалов в перспективных конструкциях поглотителей нейтронов временных и централизованных хранилищ и контейнеров для транспортировки отработанного ядерного топлива, а также в конструкциях экранов защиты ядерно-энергетических установок.

1. Пат. 2483132 РФ. Сплав нейтронного поглощения / Сериков С. С., Сериков Серг. С., Попов В. С., Тулин А. Н. ; заявл. 21.04.2011 ; опубл. 27.10.2012, Бюл. № 30.
2. Pat. 6730180 US. Neutron absorbing alloys / Mizia R. E., Shaber E. L., DuPont J. N., Robino C. V., Williams D. B. ; publ. 04.05.2004.
3. Кунаков Я. Н., Сорокин А. Н., Туляков Г. А., Борисов В. П. Нейтронопоглощающая сталь для чехлов ОЯТ // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Химические проблемы атомной техники. 1991. Вып. 2. Ч. 1. С. 60–62.
4. Дмитриев В. А., Закревский В. А., Каленихин Ю. Н., Орлов Л. П., Пермитин В. Е. Состав новой нейтронопоглощающей коррозионностойкой стали // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Химические проблемы атомной техники. 1991. Вып. 2. Ч. 1. С. 55–60.
5. Pat. 3362813 US. Austenitiс stainless steel alloy / Ziolkovski W. C. ; publ. 09.01.1968.
6. Кряковский Ю. В., Вишкарёв А. Ф., Термяков Л. Н. Применение РЗЭ при выплавке нержавеющей стали. — М. : ГОСИНТИ, 1963. С. 65–73.
7. Парков А. В., Клынин Б. А., Рей А., Пал С. К., Чистякова Н. С., Юнскова И. В. / ЦНИИ информации и технико-экономических исследований горной металлургии. Обзорная информация. 1992. Вып. 1. С. 1–8.
8. Шуб Л. Б., Ахмадеев А. Ю. О целесообразности модифицирования стального литья // Металлургия машиностроения. 2006. № 5. С. 38–41.
9. Воеводин В. Н. Конструкционные материалы ядерной энергетики — вызов 21 века // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. 2007. № 2. С. 10–22.
10. Беспалов В. И. Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом. — Томск : Изд-во Томского политехнического университета, 2008. — 369 с.
11. Глинка Н. Л. Общая химия : 23-е изд. — Л. : Химия, 1984. — 702 с.
12. Андреев В. В., Косынкин В. Д., Супруненко В. В. Применение РЗМ-содержащих лигатур для повышения качества чугунных отливок // Литейщик России. 2013. № 4.
13. Савицкий Е. М., Терехова В. Ф., Буров И. В. и др. Сплавы редкоземельных металлов. — М. : Изд-во АН СССР, 1962. — 266 с.
14. Форум сварщиков. Ферритные стали [Электронный ресурс]. — Режим доступа : http://weldzone.info/technology/materials/49-carbonic/793-ferritnye-stali.
15. Pat. 3615369 US. Austenitic stainless steels / Francis J. M. ; publ. 26.10.1971.
16. Pat. 3148978 US. Iron ore reduction process / Holowaty M. O, Luerssen F. W. ; publ. 15.09.1964.
17. Самонов А. Е., Мелентьев Г. Б. Современные перспективы промышленного извлечения редкоземельных металлов из минерального и техногенного сырья // Тез. докл. «Редкие металлы: минерально-сырьевая база, освоение, производство, потребление». — М. : ИМГРЭ, 2011. С. 138–141.
18. Толстов А. В., Коноплев А. Д., Кузьмин В. И. Томтор: сырьевая база, оценка перспектив и возможности освоения // Тез. докл. «Редкие металлы: минерально-сырьевая база, освоение, производство, потребление». — М. : ИМГРЭ, 2011. С. 158–161.
19. Самонов А. Е. Формы концентрации редких металлов в фосфогипсовых отходах промышленной переработки хибинского апатита // Тез. докл. «Редкие металлы: минерально-сырьевая база, освоение, производство, потребление». — М. : ИМГРЭ, 2011. С. 134–137.
20. Машковцев Г. А., Быховский Л. З., Рогожин А. А., Темнов А. В. Перспективы рационального освоения комплексных тантал-ниобий-редкоземельных месторождений России // Тез. докл. «Редкие металлы: минерально-сырьевая база, освоение, производство, потребление». — М. : ИМГРЭ, 2011. С. 106–107.