Технология получения гафнийсодержащих оксидных систем для поглощающих стержней управления и защиты
Диссертация
Керамика на основе гафнийсодержащих оксидных систем, полученная из порошков, синтезированных осаждением гидроксидов при постоянном значении рН 3 (р=7,77 г/см3), удовлетворяет требованиям, предъявляемым к поглощающим материалам стержней управления и защиты. Экспериментально установлена возможность синтеза композиции 0,67НЮ2−0,ЗЗВу203 с 90,3 и 99,9% плотностью относительно теоретической методами… Читать ещё >
Содержание
- 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
- 1. 1. Свойства перспективных поглотителей на основе 1л1203-НЮ
- 1. 3. Основные методы получения оксидных порошков и композиций на их основе
- 1. 4. Получение порошков методом осаждения гидроксидов при постоянном значении рН
- 1. 5. Влияние условий синтеза на свойства осажденных гидроксидов и оксидных порошков
- 1. 5. 1. Формы состояния гидратированных оксидов циркония и гафния, влияние условий среды
- 1. 5. 2. Влияние методов высушивания гидроксидов на свойства оксидных порошков
- 1. 5. 3. Влияние замораживания гидроксидов на свойства оксидных порошков
- 1. 6. Выводы, направления исследований синтеза тонко дисперсных порошков и керамики на основе гафнийсодержащих оксидных систем
- 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ И АНАЛИЗА
- 2. 1. Методики проведения экспериментов
- 2. 2. Методы анализа
- 3. ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВА ПОРОШКОВ ДИОКСИДА ГАФНИЯ
- 3. 1. Влияние порядка смешивания и рН осаждения гидроксидов на свойства порошков НГО
- 3. 2. Влияние концентрации гафния в исходном растворе на свойства порошков НЮ
- 3. 3. Влияние замораживания гидроксидов на свойства порошков НЮ
- 3. 4. Свойства керамики НЮ2 из порошков, полученных методом осаждения гидроксидов при постоянном значении рН
- 4. ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВА ГАФНИЙСОДЕРЖАЩИХ ПОРОШКОВ
- 4. 1. Влияние порядка смешивания и рН осаждения гидроксидов на свойства порошков 0,67НЮ2−0,ЗЗБу
- 4. 2. Влияние концентрации металлов в исходном растворе на свойства порошков 0,67НЮ20,ЗЗВу
- 4. 3. Влияние замораживания гидроксидов на свойства порошков 0,67НЮ2−0,ЗЗБу2Оз
- 4. 4. Влияние температуры осаждения гидроксидов на свойства гафнийсодержащих порошков
- 4. 5. Влияние значения рН конца операции доосаждения гидроксидов диспрозия на свойства гафнийсодержащих порошков
- 4. 6. Влияние времени выдержки смеси гидроксидов на свойства гафнийсодержащих порошков
- 4. 7. Влияние отмывки и репульпирования смеси гидроксидов на свойства гафнийсодержащих порошков
- 4. 8. Влияние способа сушки гидроксидов, полученных различными методами осаждения, на свойства гафнийсодержащих порошков
- 4. 9. Влияние температуры прокаливания на свойства гафнийсодержащих порошков. Ю
- 4. 10. Синтез гафнийсодержащих порошков различного состава
- 4. 11. Метод получения и свойства гафнийсодержащих нанопорошков
- 4.
- Выводы
- 5. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ГАФНИЙСОДЕРЖАЩИХ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПОГЛОЩАЮЩИХ СТЕРЖНЕЙ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ
- 5. 1. Технология получения гафнийсодержащих керамических материалов из порошков, синтезированных методом осаждения гидроксидов
- 5. 2. Технология получения гафнийсодержащих керамических материалов из порошков, синтезированных глицин-нитратным методом
- 5. 3. Выводы
Список литературы
- Безопасность ядерного топливного цикла / ЦНИИ Атоминформ, 2002./ Пер. с англ. «The safety of the nuclear fuel cycle». / OECD, 1993. 194 c.
- Risovanyi V. D., Varlashova E. E., Fridman S. P., Ponomarenko V. В., Shcheglov A. V. Comparative characteristics of absorber cluster assemblies of VVER-1000 and PWR reactors // Atomic energy, V. 84, № 6, 1998, P. 372−377.
- Risovanyi V. D., Klochkov E. P., Varlashova E. E. Hafnium and dysprosium titanate base control rods for thermal water-cooled reactors // Atomic energy, V. 81, № 5, 1996, P. 764−769.
- Kuwae R., Obata M., Sato K., Shima S. Development of zircaloy clad hafnium rods for BWR long life neutron absorbers // J. Nucl. Sci. Technol., V. 23, № 2, 1986, P. 185−187.
- Рисованный В. Д., Захаров А. В., Клочков Е. П. и др.: Сборник докладов VII Российской конф. по реакторному материаловедению. 8−12 сентября 2003 г. Димитровград. Т. 1., 2004.166 с.
- Рисованный В. Д., Захаров А. В., Муралева Е. М., Косенков В. М, Латыпов Р. Н. Гафнат диспрозия как поглощающий материал для органоврегулирования ядерных реакторов на тепловых нейтронах // Сборник трудов ГНЦ НИИАР г. Димитровград, вып. 3, 2005, С. 54−61.
- Справочник по редким металлам. Под ред. В. Е. Плющева. Пер. с англ. М.: Мир, 1965. 934 с.
- Кошкин В. М., Дмитриев Ю. Н., Забродский Ю. Р. и др. Аномальная радиационная стойкость рыхлых кристаллических структур // Физика и техника полупроводников, Т. 18, вып. 8, 1984, С. 1373−1377.
- Портной К. И., Тимофеева Н. И. Кислородные соединения редкоземельных элементов. М.: Металлургия, 1986. 480 с.
- Шевченко А. В, Лопато JI. М., Назаренко JI. В. Системы НЮ2 с оксидами самария, гадолиния, тербия и диспрозия при высоких температурах // Неорганические материалы, Т. 20, № 11, 1984, С. 1862−1866.
- Глушкова В. Б. Диоксид гафния и его соединения с оксидами редкоземельных элементов. JI: Наука, 1984. 176 с.
- Балкевич В. J1. Техническая керамика: Учеб. Пособие для втузов, 2 изд. М.: Стройиздат, 1984. 256 с.
- Новые материалы. Под ред. Ю. С. Карабасова. М.: «МИСИС», 2002. 736 с.
- Шабанова В. А., Попов В. В., Саркисов П. Д. Химия и технология нанодисперсных оксидов. М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. 309 с.
- Meyer М. What do we know about innovation in nanotechnology? Some propositions about an emerging field between hype and path-dependency // Scientometrics, V. 70, № 3, 2007, P. 779−810.
- Yu S. H., Qian Y. T. Soft synthesis of inorganic nanorods, nanowires and nanotubes / «Self-organized nanoscale materials», Springerlink. New York, 2006. P. 101−158.
- Решетняк E. H., Стрельницкий В. E. Синтез упрочняющих наноструктурных покрытий // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение», 2008. Т. 92, № 2. С. 119−130.
- Петрунин В. Ф. Ультрадисперсные (нано-) порошки Перспективные наноматериалы / Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем. Сборник научных трудов VII Всероссийской конференции. М.: МИФИ, 2006. С. 1014.
- Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем. Сборник трудов VI Всероссийской конференции. М.: МИФИ, 2003. 564 с.
- Гусев А. И. Нанокристаллические материалы: методы получения и свойства. Екатеринбург: УрО РАН, 1998. 200 с.
- Valles G. L., Vergara I. Research at European level on nanostructured materials // Rev. Adv. Mater. Sci, № 10, 2005, P. 1−10.
- Shukla S., Seal S. Mechanisms of room temperature metastable tetragonal phase stabilization in zirconia // Int. Mater. Rev., V. 50, № 1, 2005, P. 1−20.
- Mayo M. J., Suresh A., Porter W. D. Thermodynamics for nanosystems: grain and particle-size dependent phase diagrams // Rev. Adv. Mater. Sci., № 5, 2003, P. 100−109.
- Wang J., Li H. P., Stevens R. Review hafnia and hafnia-toughened ceramics // J. Mater. Sci. № 27, 1992, P. 5397−5430.
- Carter С. В., Norton M. G. Powders, fibers, platelets and composites / «Ceramic materials», Springerlink. New York, 2007. P. 359−378.
- Morita K., Hiraga K., Kim B.-N., Yoshida H. and Sakka Y. Fabrication and microstructural characterization of nano-crystalline Zr02-based composite // Rev. Adv. Mater. Sci., № 10, 2005, P. 39−44.
- Gaffet E., Le Саёг G. Mechanical milling / «Nanomaterials and nanochemistry», Springerlink. Berlin Heiderberg, 2006. P. 19.
- Кузнецов П. H., Кузнецова JI. И., Жижаев А. М. Скоростной синтез наноструктурированного тетрагонального оксида циркония в механохимическом аппарате // Химия в интересах устойчивого развития, № 10, 2002, С. 135−141.
- Uribe R., Baud’in С. Sub-micron sized Al2Ti05 powders prepared by high-energy ball milling // J. Mater. Sci., № 36, 2001, P. 5105−5113.
- Благовещенский Ю. В. Плазмохимический синтез нанокристаллических порошков / Тез. докл. 2-ого науч.-техн. семинара «Наноструктурные материалы 2002: Беларусь — Россия». М.: ИМЕТ РАН, 2002. С. 35−38.
- Bondars В., Heidemane G., Grabis J. Powder diffraction investigation of plasma sprayed zirconia. // J. Mater. Sci., № 30, 1995, P. 1621−1625.
- Brinley Е., Babu К. S., Seal S. The solution precursor plasma spray processing of nanomaterials // ЮМ, V. 59, № 7, 2007, P. 54−59.
- Rajala M., Janka K., Kykkanen P. An industrial method nanoparticle synthesis with a wide range of compositions // Rev. Adv. Mater. Sci., № 5, 2003, P. 493−497.
- Ganguli D. Sol-emulsion-gel synthesis of ceramic particles // Bull. Mater. Sci., V. 22, № 3, 1999, P. 221−226.
- Shukla S., Seal S., Vij R, Bandyopadhyay S. Effect of HPC and water concentration on evolution of size, aggregation and crystallization of sol-gel nano zirconia// Journal of Nanoparticle Research, № 4, 2002, P. 553−559.
- Пожидаева О. В., Корыткова Э. Н., Романов Д. П., Гусаров В. В. Формирование нанокристаллов диоксида циркония в гидротермальных средах различного химического состава // Журн. общей химии, Т. 72, № 6, 2002, С. 910−914.
- Dudnik E. V., Shevchenko A. V., Ruban A. K., Zaitseva Z. A., Lopato L. M. Effect of heat treatment on the properties of nanocrystalline 80 wt. % A1203 20 wt. % Zr02 (Ce02, Y203) powder // Inorganic Materials, V. 44, № 5, 2008, P. 510−514.
- Dudnik E. V., Shevchenko A. V., Ruban A. K., Red’ko V. P., Lopato L. M. Synthesis and properties of nanocrystalline 90 wt. % Zr02(Y203, Ce02) 20 wt. % A1203 powder // Inorganic Materials, V. 44, № 4, 2008, P. 409−413.
- Takatori K., Tani T., Watanabe N., Kamiya N. Preparation and characterization of nano-structured ceramic powders synthesized by emulsion combustion method // Journal of Nanoparticle Research, № 1, 1999, P. 197−204.
- Tsai S. C, Song Y. L, Tsai C. S, Yang C. C., Lin H. M. Ultrasonic spray pyrolysis for nanoparticles synthesis // J. Mater. Sci., № 39, 2004, P. 3647−3657.
- Galakhov A. V., Tsibailo E. V. Unagglomerated powders for transformation-toughened structural ceramics // Refrac. and Ind. Ceram., V. 38, № 5−6, 1997, P. 216−219.
- Galakhov A. V. Special features of sintering of aerosol // Refrac. and Ind. Ceram., V. 40, № 1−2, 1999, P. 30−34.
- Yang H., Luo C., Dong X.-L., Chen S., Zhang Y.-Y., Wang Y.-L. Properties of Nb doped Zr-rich PZT ceramics prepared by a heterogenous precipitation method // J. Mater. Sci., № 42, 2007, P. 817−823.
- Glushkova V. B., Lapshin A. E., Podzorova L. I., Polikanova A. S., Ugolkov V. L. Investigation into the properties of a new precursor for preparation of tetragonal zirconia // Glass physics and chemistry, V. 29, № 6, 2003, P. 613−620.
- Panova Т. I., Popov V. P., Glushkova V. В., Domanskii A. V. Preparation of nanodisperse solid solutions based on Zr02 and НЮ2 from hydroperoxides // Glass physics and chemistry, V. 33, № 6, 2007, P. 652−657.
- Hu Z.-C., Payzant E. A., Booth K. R, Rawn R. D., Hunt R. D., Allard L. F. Ultrafine microsphere particles of zirconium titanate produced by homogeneous dielectric-tuning coprecipitation// J. Mater. Sci., № 38, 2003, P. 3831−3844.
- Вассерман И. M. Химическое осаждение из растворов. Д.: Химия, 1980. 208 с.
- Полежаев Ю. М., Барбина Т. М., Рутман Д. С., Торопов Ю. С. Определение условий совместного осаждения гидроксидов циркония и иттрия // Огнеупоры, № 7, 1984, С. 25−27.
- Дубок В. А., Кабанова М. И., Недилько С. А., Панченко Г. В. Влияние метода синтеза на свойства порошков частично стабилизированного диоксида циркония // Порошковая металлургия, № 8, 1988, С. 56−60.
- Orel Z. С., Matijevie Е., Goia D. V. Precipitation and recrystallization of uniform CuCl particles formed by aggregation of nanosize precursors // Colloid Polym. Sci, № 281, 2003, P. 754−759.
- Van den Rul H, Mondelaers D, Van Bael M. K, Mullens J. Water-based wet chemical synthesis of (doped) ZnO nanostructures // J. Sol-Gel Sci. Techn, № 39, 2006, P. 41−47.
- Jitianu M, Goia D. V. Zinc oxide colloids with controlled size, shape, and structure // J. Colloid and Interface Sci, № 309, 2007, P. 78−85.
- Wang L, Perez-Maqueda L. A, Matijevie E. Rapid preparation of uniform colloidal indium hydroxide by the controlled double-jet precipitation // Colloid Polym. Sci, № 276, 1998, P. 847−850.
- Heley J. H, Jackson D, James P. F. The production of ultrafine silica powders from silicon tetrachloride: control of the primary particle size // J. Sol-Gel Sci. Techn, V. 8, 1997, P. 177−181.
- Гибало И. M. Аналитическая химия ниобия и тантала. М.: Наука, 1967. 353 с.
- Кораблева А. А., Фишман Г. М. Условия осаждения гидратированной двуокиси циркония и ее сорбционные свойства // Коллоидный журнал, Т. 41, № 4, 1979, С. 785−788.
- Зайцев Jl. М., Забелин В. Н., Сахаров В. В., Полищук Н. Д., Ключников В. М., Апраксин И. А. Получение малогидратированной гидроокиси циркония // Журнал неорганической химии, Т. 17, вып. 1,1972, С. 60−63.
- Panova Т. I., Glushkova V. В., Lapshin А. Е. Synthesis of nanocrystalline solid solutions based on zirconia and hafnia // Glass physics and chemistry, V. 34, № 2, 2008, P. 206−212.
- Zhang Y., Yokogawa Y. Effect of drying conditions during synthesis on the properties of hydroxyapatite powders // J. Mater. Sci., № 19, 2008, P. 623−628.
- Rubio F., Rubio J., Oteo L. Effect of heating on the surface fractal dimensions of Zr02 // J. Mater. Sci. Lett., V.16, 1997, P.49−52.
- Шека И. А., Карлышева К. Ф. Химия гафния. Киев: «Наукова думка», 1972. 456 с.
- Rai D., Xia Y., Hess N. J., Strachan D. M., McGrail B. P. Hydroxo and chloro complexes/Ion Interactions of Hf4"1″ and the solubility product of Hf02 (am) // J. Sol. Chem. V. 30, № 11, 2001, P. 949−967.
- Елинсон С. В., Петров К. И. Аналитическая химия циркония и гафния. М.: Наука, 1965. 240 с.
- Ivanovskaya М. I., Frolova Е. V. Nature and conditions of formation of structural defects in zirconium (IV) oxide in the course of its preparation from zirconium hydroxide // Russian Journal of Inorganic Chemistry, V. 77, № 4, 2007, P. 524−531.
- Stenina I. A., Voropaeva E. Yu., Veresov A. G., Kapustin G. I., Yaroslavtsev A. B. Effect of precipitation pH and heat treatment on the properties of hydrous zirconium dioxide // Russian Journal of Inorganic Chemistry, V. 53, № 3, 2008, P. 350−356.
- Gavrilov V. Yu. Study of zirconia microporous structure // Kinetics and Catalysis, V. 41, № 5, 2000, P. 715−719.
- Jaenicke S., Chuah G. K., Raju V., Nie Y. T. Structural and morphological control in the preparation of high surface area zirconia // Catal. Surv. Asia. V. 12, 2008, P. 153−169.
- Kobayashi T., Sasaki T., Takagi I., Moriyama H. Solubility of zirconium (IV) hydrous oxides // J. Nucl. Sci. Tech., V. 44, № l, 2007, P. 90−94.
- Walther C., Rothe J., Fuss M., Biichner S., Koltsov S., Bergmann T. Investigation of polynuclear Zr (IV) hydroxide complexes by nanoelectrospray mass-spectrometry combined with XAFS // Anal. Bioanal. Chem., V. 388, 2007, P. 409−431.
- Ekberg C., Kallvenius G., Albinsson Y., Brown P. L. Studies on the hydrolytic behavior of zirconium (IV) // J. Sol. Chem., V. 33, № 1, 2004, P. 47−79.
- Cho H.-R., Walther C., Rothe J., Neck V., Denecke M. A., Dardenne K., Fanghanel T. Combined LIBD and XAFS investigation of the formation and structure of Zr (IV) colloids // Anal. Bioanal. Chem., V. 383, 2005, P. 28−40.
- Davydov Yu. P., Davydov D. Yu., Zemskova L. M. Speciation of Zr (IV) radionuclides in solutions // Radiochemistry, V. 48, № 4, 2006, P. 358−364.
- Petrunin V. F., Popov V. V., Zhu H., Timofeev A. A. Synthesis of nanocrystalline high-temperature zirconia phases // Inorg. Mat., V. 40, № 3, 2004, P. 251−258.
- Петрунин В. Ф., Попов В. В., Федотов А. В., Коровин С. А. Закономерности образования нанокристаллических соединений в системах Ьп20з Ме02 / Физикохимия ультрадисперсных (нано-) систем. Сбор, науч. трудов VII Всерос. конф., М.: МИФИ, 2006, С. 98−101.
- Константинова Т. Е., Даниленко И. А., Токий В. В., Глазунова В. А. Получение нанодисперсных порошков диоксида циркония. От инновации к инновации // Наука та шновацп, Т. 1, № 3, 2005, С. 76−87.
- Wang J., Li Н. P., Stevens R. The effects of hydroxide gel drying on the characteristics of co-precipitated zirconia-hafnia powders // J. Mater. Sci. № 28, 1993, P. 553−560.
- Inoue М., Sato К., Nakamura Т., Inui Т. Glycothermal synthesis of zirconia-rare earth oxide solid solutions // Catalysis Lett., V. 65, 2000, P. 79−83.
- Золотавин В. Л., Вольхин В. В. О влиянии скорости охлаждения на свойства гидратированных окислов металлов при их замораживании // Ж.П.Х., Т. 33, № 9, 1960, С. 2141−2143.
- Комаров В. С., Скурко О. С. Влияние исходной структуры геля на его промораживание // Известия АН БССР. Сер. хим. наук, № 3, 1980, С. 53−56.
- Ashok М., Prabhu С. S., Manoj Н., Jayesh R., Mohan Т. Rama R. In situ formation and imaging of cellular alumina in cryo-SEM environment // J. Mater. Sci. Lett., № 18, V. 16, 1997, P. 1506−1508.
- Glushkova V. В., Panova Т. I. Preparation of Zr02 Се02 and НЮ2 — Се02 nanopowders // Inorg. Mat., V. 42, № 10, 2006, P. 1076−1082.
- Рябчиков Д. И. Рябухин В. А. Аналитическая химия редкоземельных элементов и иттрия. М.: Наука, 1966. 380 с.
- Штолц А. К., Медведев А. И., Курбатов JI. В. Рентгеновский анализ микронапряжений и размера областей когерентного рассеяния в поликристаллических материалах // Методические указания к лабораторным работам. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. 24 с.
- ГОСТ 19 440–94. Порошки металлические. Определение насыпной плотности.
- Алешин Д. К., Карташов В. В., Рычков В. Н., Блинничев А. А. Влияние условий химического осаждения на свойства порошков диоксида гафния // Известия высших учебных заведений. Химия и химическая технология, Т. 51, № 6, 2008, с. 93−96.
- Jakubus P., Adamski A., Kurzawa М., Sojka Z. Texture of zirconia obtained by forced hydrolysis of ZrOCl2 solutions. Influence of aging on thermal behavior // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, V. 72, 2003, P. 299−310.
- Podzorova L. I, Il’icheva A. A, Mikhailina N. A, Shevchenko V. Ya, Bashlykov D. S, Rodicheva G. V, Shvorneva L. I. Effect of synthesis condition the phase composition of Zr02-Ce02-Al203 sol-gel powders // Inorg. Mater, V. 37, № 1,2001, P. 51−57.
- Podzorova L. I, Il’icheva A. A, Mikhailina N. A, Shevchenko V. Ya, Shvorneva L. I. Effect of preparation conditions the phase composition of Zr02-Al203-Ce02 powders // Inorg. Mater, V. 38, № 12, 2002, P. 1235−1240.
- Глушкова В. Б, Кржижановская В. А, Дьяковский В. С, Абрамова В. М. Изучение влияния степени дисперсности НЮ2 на взаимодействие ее с Ln203 // Неорганические материалы, Т. 11, № 5, 1975, С. 964−965.
- Ivanova Е. A, Konakov V. G, Solovieva Е. N. Synthesis of low-agglomerated nanoprecursors in the Zr02-Hf02-Y203 system // Rev. Adv. Mater. Sci, V. 10, 2005, P. 357−361.
- Ivanova E. A, Konakov V. G, Solovieva E. N. Synthesis of nanopowders precursors in Zr02-Hf02-Y203 system // Glass Physics and Chemistry, V. 29, № 1,2003, P. 87−92.
- Стрекаловский В. H, Полежаев Ю. М, Пальгуев С. Ф. Оксиды с примесной разупорядоченностью: Состав, структура, фазовые превращения. М.: Наука, 1987. 160 с.
- R. P. Rana, Pratihar S. К, Bhattacharyya S. Effect of powder treatment on the crystallization behavior and phase evolution of Al203-High Zr02 nanocomposites // J. Mater. Sci, V. 41, 2006, P. 7025−7032.
- Patil К. C, Aruna S. T, Mimani T, Combustion synthesis: an update // Curr. Opin. Solid State Mater. Sci, № 6, 2002, P.507−512.
- Mimani T, Patil К. C. Solution combustion synthesis of nanoscale oxides and their composites // Mater. Phys. Mech, № 4, 2001, P.134−137.
- Aruna S. T, Rajam К. C, Mixture of fuel approach for the solution combustion synthesis of Al203-Zr02 nanocomposite // Mater. Res. Bull, V. 39, 2004, P.157−167.
- Kaus I., Dahl P., Mastin J., Grande Т., Einarsrud M.-A. Synthesis and characterization of nanocrystalline YSZ powder by smoldering combustion synthesis // «Hindawi Publishing Co.», Journal of Nanomaterials, V. 2006, P. 1−7.