Разработана ядерно-физическая методика с использованием широкополосного фильтра рентгеновского излучения для неразрушающего определения Hf с низкой концентрацией в изделиях из циркониевых сплавов на выпущенном в атмосферу пучке протонов.

Проведено измерение содержания и определена однородность распределения Hf в слитках сплава Zr1%Nb, полученных электронно-лучевой плавкой с электромагнитным перемешиванием, без электромагнитного перемешивания и с центробежным литьём. Установлено, что при первом способе плавки слиток имеет равномерное распределение Hf с концентрацией меньшей чем 0,05% (нормативных документ).

Изучено влияние технологических операций сваривания и финального травления трубки ТВЭЛа на изменение элементного состава металла в зоне шва и околошовном пространстве ядерно-физическими методами. Показано, что примеси замещения создают локальный пик концентрации в зоне термического воздействия с превышением в 1,5 – 2 раза номинальной концентрации, металлические примеси проявляют тенденцию к неравномерному распределению в шве и околошовном пространстве в зависимости от величины радиуса атома примеси по отношению к радиусу атома основного металла, а фтор образует область повышенной концентрации в приповерхностном слое толщиной до 0,5 мкм.

Изучение радиационной стойкости полимеров

Исследованы потери кислорода в образцах майлара, (C₁₀H₈O₄)_n, под действием бомбардировки протонами с энергией 1 и 1,6 МэВ в вакууме в диапазоне флуенсов от 5 × 10¹² до 2,6 × 10¹⁶ см⁻² при плотности тока 1 мкА/см². Обеднение кислородом изучалось in situ при помощи спектрометрии обратного рассеяния протонов. Соотношение между концентрацией n кислорода и флуенсом φ изучалось для приповерхностного слоя образца (0,9 мкм для энергии протонов 1 МэВ и 1,9 мкм для энергии 1,6 МэВ). Использовалась аппроксимация n = n₀exp(− σφ) на начальном участке зависимости n(φ) (до 20%-го уменьшения концентрации кислорода). Здесь σ – сечение обеднения кислородом. Измеренные величины сечений составили 1,2 × 10⁻⁷см² (± 25%) для энергии протонов 1 МэВ и 1,1 × 10⁻¹⁷ см² (± 14%) для энергии 1,6 МэВ.

Разработан лабораторный процесс фторирования на образцах-имитаторах отходов предприятий ГП СхідГОК и ПО ПХЗ. Показано, что в процессе фторирования удаляются в виде газообразных фторидов не менее 90% кремния и вольфрама, за счёт чего уменьшается на 60 – 65% общее количество твёрдых отходов. При газофторидной переработке отходов этих предприятий за счёт выделения урана радиоактивность отходов может быть существенно снижена.

Проведены исследования воздуха рабочей зоны на разных этапах процесса фторирования с целью определения потенциальных негативных экологических факторов при внедрении газофторидной технологии. Установлено, что наблюдаемые колебания концентраций элементов при разных условиях работы установки удовлетворяют требованиям к содержанию загрязняющих веществ в рабочей зоне.

На аналитической ядерно-физической установке «Сокол» ННЦ ХФТИ создан источник многозарядных ионов и экспериментально исследованы два метода разделения пучков 4Не²⁺ и Н₂⁺, а именно: использование существующего разделяющего магнита и электростатического анализатора и разрушения ионов Н₂⁺ при прохождении через углеродную плёнку. Показано, что эти методы дают возможность существенно снизить содержание ионов Н₂⁺ в пучке 4Не²⁺.

Полученные ионы 4Не²⁺ с энергиями 3 МэВ были использованы для исследования многослойной структуры, которая состоит из 14 попеременно чередующихся слоёв Та₂О₅ и SiO₂, и которую невозможно исследовать в варианте предшествующих энергий.

Исследована равномерность распределения элементов в ДУО-сталях

Исследовано распределение редкоземельных элементов в ДУО-сталях на выведенном в атмосферу пучке протонов на АЯФК «Сокол». Для анализа использовалось два вида образцов: полученные вакуумно-дуговой плавкой и методом попрошкового спекания из промышленной стали типа 12Х18Н10Т, в которую вводились упрочняющие частицы ZrO₂, стабилизированные Y₂O₃, с величиной зёрен 0,1 – 0,5 мкм.

В результате проведённых экспериментов можно сделать следующие выводы:

– разработан неразрушающий метод исследования дисперсионно упрочнённых оксидами сталей на выпущенном в атмосферу пучке протонов, при помощи которого можно определить как элементный состав образцов, так и их распределение;

– отработана процедура анализа распределения оксидов иттрия и циркония при помощи варьирования размера пучка протонов;

– операция электрополировки приводит к изменению концентрации элементов на поверхности образцов;

– обнаружена зависимость концентрации химических элементов от диаметра протонового пучка.

Проанализировано состояние радиационно-опасных объектов ВО «ПХЗ». Установлена их потенциальная экологическая опасность. Ядерно-физическими методами исследован элементных состав и активность образцов отходов ВО «ПХЗ». Установлено, что их основными составляющими являются оксиды кремния и кальция.

На основании исследований процесса фторирования образцов-имитаторов отходов предприятия ВО «ПХЗ» (хвостохранилище Сухачёвское 1) показана возможность переработки газофторидным методом накопленных на предприятии отходов. Выполненный оценочный расчёт материально-технических затрат для переработки на специально созданном заводе (ГФП) вещества одного из наиболее крупных и опасных хранилищ – хвостохранилище Сухачёвское, секция 1, которое содержит 19 млн. т отходов.

Показано, что при использовании 10 газофторидных установок с производительностью переработки отходов 100 т в час весь объём вещества хвостохранилища может быть переработан за 27 – 30 лет, при этом количество твёрдых отходов уменьшится до 7,6 млн. т, по классификации они станут малоопасными (4 КН) и могут быть использованы в качестве изолирующего материала, а также для различных работ по планированию при освоении территорий.