Гафниевая фольга ГФИ-2 в Минске

Фольга гафниевая ГФИ-2: технические характеристики и применение

Фольга гафниевая марки ГФИ-2 — это холоднокатаный листовой полуфабрикат из реакторного гафния, предназначенный для использования в качестве поглощающего материала в системах управления и защиты ядерных реакторов. Материал производится по техническим условиям, регламентирующим химический состав, геометрические параметры и механические свойства. Ключевое отличие ГФИ-2 от других марок гафния — повышенные требования к чистоте по примесям, определяющим нейтронно-физические характеристики.

Химический состав и металлургические особенности

Гафний марки ГФИ-2 относится к категории ядерно-чистых материалов. Содержание основного элемента — не менее 99,5 %. Примеси циркония, являющегося основным сопутствующим элементом в рудном сырье, ограничены на уровне, исключающем снижение эффективного сечения захвата тепловых нейтронов. Контролируются также содержания гафния, кислорода, азота, углерода и железа.

Металлургический передел включает вакуумно-дуговой переплав с последующей деформацией в несколько проходов. Холодная прокатка обеспечивает формирование мелкозернистой рекристаллизованной структуры, необходимой для стабильности механических свойств при последующей эксплуатации в условиях радиационного воздействия.

Механические свойства и геометрические параметры

Фольга ГФИ-2 поставляется в рулонах или листах толщиной от 0,05 до 0,5 мм. Ширина полосы — 100–300 мм, допуски по толщине соответствуют классу точности, установленному для прецизионного проката. Предел прочности при растяжении в состоянии поставки — 350–450 МПа, относительное удлинение — не менее 15 %. Твёрдость по Виккерсу — 160–200 HV.

Эксплуатационные характеристики в ядерных установках

Сечение захвата тепловых нейтронов гафния — 113 барн, что определяет его применение в качестве материала регулирующих стержней. Фольга ГФИ-2 используется для изготовления поглощающих элементов в виде пластин, набираемых в пакеты, либо в качестве промежуточных слоёв в композитных конструкциях. Рабочая температура в активной зоне — до 350 C, при этом материал сохраняет геометрическую стабильность и не образует хрупких интерметаллидных фаз при контакте с оболочками из циркониевых сплавов.

Коррозионная стойкость гафния в воде и паре при температуре до 360 C сопоставима с циркониевыми сплавами, что позволяет применять фольгу ГФИ-2 в контакте с теплоносителем первого контура. Скорость коррозии в воде при 300 C — не более 0,05 мм/год.

Области применения

• Поглощающие элементы систем управления и защиты водо-водяных реакторов (ВВЭР, PWR);
• Компенсирующие решётки и выгорающие поглотители в активной зоне;
• Мишени для наработки изотопов в исследовательских реакторах;
• Защитные экраны в радиационной технике и ускорителях;
• Чувствительные элементы нейтронно-абсорбционных датчиков;
• Материал для вакуумной металлизации в электронной промышленности.

Особенности обработки и контроля качества

Фольга ГФИ-2 подвергается 100 %-ному ультразвуковому контролю на отсутствие расслоений и включений. Контроль толщины выполняется в автоматическом режиме с записью профиля по длине рулона. Каждая партия сопровождается сертификатом с указанием фактического химического состава и результатов механических испытаний.

При раскрое и штамповке фольги необходимо учитывать повышенную склонность гафния к наклёпу. Резка выполняется на гильотинных ножницах с зазором не более 5 % от толщины, либо лазерным методом в среде инертного газа для предотвращения насыщения кислородом кромки.

Вопросы и ответы