Microstructure of ferritic-martensitic steel irradiated by krypton ions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of the microstructure development study of ferritic/martensitic steel of the 12Cr type are presented. The steel samples were irradiated at 350 °С by 300 keV 84Kr15+ ions up to a fluence of 1 ∙1021 m-2 in a vacuum of about 7 ⋅ 10-4 Pa. The experiment was carried out in relation to the storage of spent nuclear fuel for conditions of gaseous fission products introduction into the fuel cladding. It has been established that krypton implantation develops approximately the same microstructure regardless of the initial state of the sample (conventional heat treatment, namely – normalization followed by high tempering, or annealing at 350 °C for an 70 h). Gas porosity is formed in the steel, the features of its development are studied by the depth of the path of the introduced ions using cutting out of TEM objects perpendicular to the irradiated surface. The steel surface is strongly oxidized during irradiation, apparently due to the ballistic effect (“driving” of oxygen atoms into the sample by bombarded ions due to insufficiently vacuum in the target area), since the non-irradiated side of the sample did not oxidize when held for 70 h at 350 °С during irradiation of first side. Based on the experimental results obtained, it was concluded that during storage of spent nuclear fuel under standard conditions stresses should not arise in the cladding of spent fuel rods due to gas swelling.

About the authors

M. S. Staltsov

National Research Nuclear University MEPhI, Moscow, Russia

Email: i_chernov@mail.ru

I. I. Chernov

National Research Nuclear University MEPhI, Moscow, Russia

Email: i_chernov@mail.ru

A. S. Dikov

Institute of Nuclear Physics of the Kazakhstan Republic, Almaty, Kazakhstan

Email: i_chernov@mail.ru

L. A. Dikova

Institute of Nuclear Physics of the Kazakhstan Republic, Almaty, Kazakhstan

Email: i_chernov@mail.ru

S. O. Akayev

Institute of Nuclear Physics of the Kazakhstan Republic, Almaty, Kazakhstan

Author for correspondence.
Email: i_chernov@mail.ru

References

  1. Kalin B.A., Platonov P.A., Tuzov Yu.V. et al. Physical Materials Science. V. 6. Structural Materials for Nuclear Engineering. M.: Publ. House of NRNU MEPhI, 2021.
  2. Séran J.-L., Le Flem M. // Structural Materials for Generation IV Nuclear Reactors / Ed. Yvon P. Elsevier, 2020. P. 285.
  3. Adamov E.O., Arutyunyan R.V., Bolshov L.A. et al. White Book of Nuclear Power. Closed NFC with Fast Reactors / Ed. Adamov E.O. M.: Publ. House of JSC NIKIET, 2020.
  4. Mitrofanova N.M., Tselishchev A.V., Ageev V.S. et al. // Izv. vuzov. Yadernaya Energetika. 2011. № 1. P. 211.
  5. Tselishchev A.V., Ageev V.S., Budanov Yu.P. et al. // Atom­naya Energiya. 2010. V. 108. Issue 4. P. 217.
  6. Poplavskiy V.M., Tsybulya A.M., Khomyakov Yu.S. et al. // Ibid. 2010. V. 108. Issue 4. P. 206.
  7. Litovchenko I.Yu., Polekhina N.A., Tyumentsev A.N. et al. // J. Nucl. Mater. 2014. V. 455. P. 665.
  8. Chernov V.M., Leontyeva-Smirnova M.V., Mozhanov E.M. et al. // ZhTF. 2016. V. 86. Issue 2. P. 53.
  9. Leontyeva-Smirnova M.V., Agafonov A.N., Yermolaev G.N. et al. // Perspektivnye Materialy. 2006. № 6. P. 40.
  10. Panin A.V., Chernov V.M., Leontieva-Smirnova M.V., Melnikova E.A. // J. Nucl. Mater. 2009. V. 386–388. P. 466.
  11. Ioltukhovskiy A.G., Velyukhanov V.P., Zelenskiy G.K. et al. Low-activating, corrosion- and radiation-resistant chromium steel: Patent RU 2 325 459 C2 RF // B.I. 2008. № 15.
  12. Amangeldy N., Burtebayev N., Bugybayev E. et al. // Vestn. NNC RK. 2009. Issue 4. P. 15.
  13. Utke I., Hoffmann P., Melngailis J. // J. Vacuum Science and Technology. Ser. B. 2008. V. 26. № 4. P. 1197.
  14. Staltsov M.S., Chernov I.I., Kalin B.A. Helium in Structural Materials of Nuclear and Thermonuclear Reactors: Educational-methodical manual. M.: Publ. House of NRNU MEPhI, 2021.
  15. Zelenskij V.F., Nekludov I.M., Ruzhitskij V.V. et al. // J. Nucl. Mater. 1987. V. 151. P. 22.
  16. Was G.S., Wharry J.P., Wirth B.D., Frisbie B. // Ibid. 2011. V. 411. P. 41.
  17. Pechenkin V.A., Chernova A.D., Molodtsov V.L. et al. // Atomnaya Energiya. 2014. V. 116. Issue 5. P. 251.
  18. Staltsov M.S., Chernov I.I., Dikov A.S., Ivanov I.A. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 2021. V. 491. P. 59.
  19. Staltsov M.S., Chernov I.I., Dikov A.S. et al. // Proc. of the XXXI Int. Conf. “Radiation Physics of Solid State”. M.: Publ. House of FSBSI “NIIPMT”, 2021. P. 33.
  20. Reshetnikov F.G., Bibilashvili Yu.K., Golovin I.S. et al. Development, Production and Operation of Fuel Elements for Power Reactors. M.: Energoatomizdat, 1995. Pt. 1.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».