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Materiales Nucleares: IFMIF / EVEDA
Formación de la energía nuclear en el momento requerido la creación de un gran depósito de materiales. Si tomamos el reactor nuclear, luego a los problemas habituales de la fuerza cuando se calienta a cualquier material para agregar los requisitos para una interacción particular con el flujo de radiación en el reactor. Las más importantes son las propiedades de interacción con neutrones - y en términos de la física de neutrones del reactor enteras (absorbe si refleja esta neutrones metálicos estructurales Arrugas activado????) Y en términos del propio material. ¿Qué sucede en el material bajo la influencia de la radiación?
Tear Prueba irradiado muestra en la "celda caliente". ORLN Laboratorio. I>
partículas rápidas "romper" las barras, haciendo saltos de átomos del material en ellos. Esto conduce a una disminución de la ductilidad y una mayor fragilidad Los neutrones son absorbidos por diferentes átomos, haciendo que la transmutación - la transformación en elementos más pesados (por ejemplo, Fe56 + y - & gt; Mn57).. Muy a menudo, la resultante isótopo radioactivo, y se rompe después de algún tiempo. Dado que la activación del material - la saturación de sus isótopos radiactivos Estos isótopos radiactivos pueden decaer para formar una partícula alfa. Las partículas alfa no dejan el asunto, y recombinan en helio. El helio se acumula en el interior del material hace que la hinchazón y el agrietamiento. Procesos similares (en menor escala) se producen con la acumulación de hidrógeno, que es producido por la descomposición de neutrones. En una muy rápidos neutrones incidentes pueden dirigir el colapso del material estructural átomo para formar una pluralidad de fragmentos y residuos altamente radiactivos. Activación de material conduce a un cambio en su composición química y diversos procesos de corrosión. Particularmente difícil de explicar en el campo de la soldadura y uniones
Hinchazón muestra de acero inoxidable bajo la influencia de neutrones i>
Medida universal de lo lejos que vayan proceso destructivo es el valor de dpa - Desplazamientos por átomo (dpa o en la literatura Inglés). Esto significa que el número medio de cada uno actúa átomo tiene interacción con la radiación. Valores característicos para reactores nucleares - de 5 a 60
dpa
El daño cubículo-VVER 1000 s.n.a. radiación calculada I>
El impacto de las condiciones del reactor de varios tipos de acero. EI / ES -. Reactor de acero especial I>
Los científicos materialistas han llegado con una gran cantidad de aleaciones de acero y materiales no metálicos para su uso en tales condiciones. Ellos, por cierto, con frecuencia distinguen composición precisión loco, se trata de la exactitud de 0, 01% del contenido de dopantes. Hoy, 60 dpa Es el límite para los presentes materiales nucleares, tales materiales también están limitados en la temperatura de funcionamiento, y no puede, por ejemplo, se utiliza en reactores rápidos calientes.
diferente contenido de oxígeno y hierro, aleaciones de circonio. Tenga en cuenta que el rango de tolerancia de dopantes ~ 500 ppm, es decir, 0, 05% i>
Sin embargo, para los futuros reactores de reactores rápidos de fisión y de fusión necesitan para materiales que pueden soportar hasta 150 (de preferencia 300) dpa sin daño, y en el caso de la fusión - ser no sólo en el flujo de neutrones, pero neutrones superenergetic de flujo. Por cierto, uno de los principales problemas de esta sección es un juego lento de materiales dosis perjudiciales - 20 s.n.a años en los mejores reactores, es decir, que eso marque 160 dpa, es necesario dejar la asamblea en reatore por 8 años.
materiales de reactores avanzados y programas de irradiación en BOR-60. I>
Con el fin de crear y materiales de prueba para futuros reactores de fusión necesitan fuentes específicas de neutrones termonucleares. No va a hacer cualquier investigación de alto flujo de reactores nucleares o spalyatsionnye (acelerador) de instalación. Por lo tanto, en la década de 2000, Europa y Japón han adoptado un programa para crear un laboratorio de investigación especial IFMIF / Test EVEDA de Materiales Avanzados.
El esquema de IFMIF / EVEDA
Y el plan del edificio. Encontrar una persona en este "laboratorio». I>
Instalación IFMIF es un acelerador de dos pequeños pero de alta deuterón (iones de deuterio) a una energía de alrededor de 40 MeV objetivo de litio (a saber, verter corriente de litio líquido, 25 mm de espesor). Acelerador actual bastante singular alta (125 mA), emitida en un modo constante (no pulsado). El acelerador se compone de elementos tradicionales -. Una fuente de iones de plasma, sistemas de enfoque (LEBT, MEBT, hebt), radiofrecuencia módulo acelerador de iones de confinamiento electrodinámica (RFQ) y la retención del módulo acelerador de radiofrecuencia y la cavidad del resonador electromagnético (SRF Linac)
acelerador IFMIF, sus elementos y desarrolladores. I>
Deuterones acelerados por dos aceleradores idénticos reaccionan con el litio por reacción D + Li - & gt; 2Y + n. Esto formó el neutrón es muy similar a la fusión de su energía. Objetivo de litio, por cierto, es también de diseño bastante único dedicado a la limpieza de litio a partir de los productos de fisión y formando zavesnuyu objetivo.
El objetivo esquema de litio ... i>
... y su prototipo en tamaño completo! I>
Los neutrones resultantes llegan al volumen de ensayo, que tiene una cámara de flujo de neutrones con diferente potencia. En la cámara más alta intensidad (sólo medio litro de volumen que sin embargo le permite disfrutar de una gran cantidad de pequeñas muestras simultáneamente) crea una corriente de 10 ^ 18 N * seg / cm ^ 2 - es 200 veces más que los más altos reactores nucleares de flujo. Hay cámaras y con menor intensidad, que, sin embargo, ya se permite probar el diseño experimental conjunto con refrigerante etc.
La potencia espectral del flujo de neutrones en un reactor de fusión prometedora DEMO, y laboratorios IFMIF. I>
La segunda parte de la práctica (EVEDA) - es un celdas calientes para cualquier investigación que ha sucedido con las muestras irradiadas, como cambiar sus propiedades mecánicas, físicas y químicas
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La irradiación cámara IFMIF / EVEDA En el centro de la velocidad HFTM dosis de marcación de neutrones rápidos a ser de 60 años de sueño. I>
Las muestras de los materiales que se probarán en IFMIF. Sólo cámara vysokopotochnyh puede contener hasta 1.000 dichas muestras. I>
Y aquí están algunas celdas calientes para la investigación irradiado muestras. I>
Por el momento, no existe una instalación y equipo de puesta en marcha por fases (así - "cabeza" del acelerador, la fuente de iones ya está siendo probado en pleno funcionamiento). La instalación del equipo se realiza por tanto la europea y las organizaciones japonesas.
El edificio, en el que el IFMIF / EVEDA en Rokkasho, Japón. I>
Después de iniciar el laboratorio en 2017 que comenzará estudios intensivos de materiales promisorios para la primera pared, manta y otros elementos de reactor de fusión, "vivir" en los estudios de radiación más graves. Tal vez este es el lugar donde los materiales avanzados tales como aleaciones de vanadio-titanio o carburo de silicio SiC se mueven de mirar en un comunicado. Si estas características estarán cerca de lo esperado, los tokamaks industriales pueden llegar a ser mucho más cerca, y muchos del concepto de "papel" de los reactores de fisión nuclear (por ejemplo reactores onda viajera) será posible.
Fuente: geektimes.ru/post/259638/
Tear Prueba irradiado muestra en la "celda caliente". ORLN Laboratorio. I>
partículas rápidas "romper" las barras, haciendo saltos de átomos del material en ellos. Esto conduce a una disminución de la ductilidad y una mayor fragilidad Los neutrones son absorbidos por diferentes átomos, haciendo que la transmutación - la transformación en elementos más pesados (por ejemplo, Fe56 + y - & gt; Mn57).. Muy a menudo, la resultante isótopo radioactivo, y se rompe después de algún tiempo. Dado que la activación del material - la saturación de sus isótopos radiactivos Estos isótopos radiactivos pueden decaer para formar una partícula alfa. Las partículas alfa no dejan el asunto, y recombinan en helio. El helio se acumula en el interior del material hace que la hinchazón y el agrietamiento. Procesos similares (en menor escala) se producen con la acumulación de hidrógeno, que es producido por la descomposición de neutrones. En una muy rápidos neutrones incidentes pueden dirigir el colapso del material estructural átomo para formar una pluralidad de fragmentos y residuos altamente radiactivos. Activación de material conduce a un cambio en su composición química y diversos procesos de corrosión. Particularmente difícil de explicar en el campo de la soldadura y uniones
Hinchazón muestra de acero inoxidable bajo la influencia de neutrones i>
Medida universal de lo lejos que vayan proceso destructivo es el valor de dpa - Desplazamientos por átomo (dpa o en la literatura Inglés). Esto significa que el número medio de cada uno actúa átomo tiene interacción con la radiación. Valores característicos para reactores nucleares - de 5 a 60
dpa
El daño cubículo-VVER 1000 s.n.a. radiación calculada I>
El impacto de las condiciones del reactor de varios tipos de acero. EI / ES -. Reactor de acero especial I>
Los científicos materialistas han llegado con una gran cantidad de aleaciones de acero y materiales no metálicos para su uso en tales condiciones. Ellos, por cierto, con frecuencia distinguen composición precisión loco, se trata de la exactitud de 0, 01% del contenido de dopantes. Hoy, 60 dpa Es el límite para los presentes materiales nucleares, tales materiales también están limitados en la temperatura de funcionamiento, y no puede, por ejemplo, se utiliza en reactores rápidos calientes.
diferente contenido de oxígeno y hierro, aleaciones de circonio. Tenga en cuenta que el rango de tolerancia de dopantes ~ 500 ppm, es decir, 0, 05% i>
Sin embargo, para los futuros reactores de reactores rápidos de fisión y de fusión necesitan para materiales que pueden soportar hasta 150 (de preferencia 300) dpa sin daño, y en el caso de la fusión - ser no sólo en el flujo de neutrones, pero neutrones superenergetic de flujo. Por cierto, uno de los principales problemas de esta sección es un juego lento de materiales dosis perjudiciales - 20 s.n.a años en los mejores reactores, es decir, que eso marque 160 dpa, es necesario dejar la asamblea en reatore por 8 años.
materiales de reactores avanzados y programas de irradiación en BOR-60. I>
Con el fin de crear y materiales de prueba para futuros reactores de fusión necesitan fuentes específicas de neutrones termonucleares. No va a hacer cualquier investigación de alto flujo de reactores nucleares o spalyatsionnye (acelerador) de instalación. Por lo tanto, en la década de 2000, Europa y Japón han adoptado un programa para crear un laboratorio de investigación especial IFMIF / Test EVEDA de Materiales Avanzados.
El esquema de IFMIF / EVEDA
Y el plan del edificio. Encontrar una persona en este "laboratorio». I>
Instalación IFMIF es un acelerador de dos pequeños pero de alta deuterón (iones de deuterio) a una energía de alrededor de 40 MeV objetivo de litio (a saber, verter corriente de litio líquido, 25 mm de espesor). Acelerador actual bastante singular alta (125 mA), emitida en un modo constante (no pulsado). El acelerador se compone de elementos tradicionales -. Una fuente de iones de plasma, sistemas de enfoque (LEBT, MEBT, hebt), radiofrecuencia módulo acelerador de iones de confinamiento electrodinámica (RFQ) y la retención del módulo acelerador de radiofrecuencia y la cavidad del resonador electromagnético (SRF Linac)
acelerador IFMIF, sus elementos y desarrolladores. I>
Deuterones acelerados por dos aceleradores idénticos reaccionan con el litio por reacción D + Li - & gt; 2Y + n. Esto formó el neutrón es muy similar a la fusión de su energía. Objetivo de litio, por cierto, es también de diseño bastante único dedicado a la limpieza de litio a partir de los productos de fisión y formando zavesnuyu objetivo.
El objetivo esquema de litio ... i>
... y su prototipo en tamaño completo! I>
Los neutrones resultantes llegan al volumen de ensayo, que tiene una cámara de flujo de neutrones con diferente potencia. En la cámara más alta intensidad (sólo medio litro de volumen que sin embargo le permite disfrutar de una gran cantidad de pequeñas muestras simultáneamente) crea una corriente de 10 ^ 18 N * seg / cm ^ 2 - es 200 veces más que los más altos reactores nucleares de flujo. Hay cámaras y con menor intensidad, que, sin embargo, ya se permite probar el diseño experimental conjunto con refrigerante etc.
La potencia espectral del flujo de neutrones en un reactor de fusión prometedora DEMO, y laboratorios IFMIF. I>
La segunda parte de la práctica (EVEDA) - es un celdas calientes para cualquier investigación que ha sucedido con las muestras irradiadas, como cambiar sus propiedades mecánicas, físicas y químicas
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La irradiación cámara IFMIF / EVEDA En el centro de la velocidad HFTM dosis de marcación de neutrones rápidos a ser de 60 años de sueño. I>
Las muestras de los materiales que se probarán en IFMIF. Sólo cámara vysokopotochnyh puede contener hasta 1.000 dichas muestras. I>
Y aquí están algunas celdas calientes para la investigación irradiado muestras. I>
Por el momento, no existe una instalación y equipo de puesta en marcha por fases (así - "cabeza" del acelerador, la fuente de iones ya está siendo probado en pleno funcionamiento). La instalación del equipo se realiza por tanto la europea y las organizaciones japonesas.
El edificio, en el que el IFMIF / EVEDA en Rokkasho, Japón. I>
Después de iniciar el laboratorio en 2017 que comenzará estudios intensivos de materiales promisorios para la primera pared, manta y otros elementos de reactor de fusión, "vivir" en los estudios de radiación más graves. Tal vez este es el lugar donde los materiales avanzados tales como aleaciones de vanadio-titanio o carburo de silicio SiC se mueven de mirar en un comunicado. Si estas características estarán cerca de lo esperado, los tokamaks industriales pueden llegar a ser mucho más cerca, y muchos del concepto de "papel" de los reactores de fisión nuclear (por ejemplo reactores onda viajera) será posible.
Fuente: geektimes.ru/post/259638/
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