А.Г.Шепелев, Ю.П.Курило, О.В.Кривченко, О.В.Немашкало

ННЦ ХФТИ

E-mail: shepelev@kipt.kharkov.ua

Динамика информационных

потоков по малоактивируемым

сплавам хрома для будущей ядерной и

термоядерной энергетики

По данным ООН в настоящее время 7 млрд. жителей Земли используют 18000 ТВт·час энергии. К 2050 году, когда население, как оценивается, возрастет до 9 млрд. человек, потребность в энергии удвоится. Поскольку основой современной энергетики являются ископаемые ресурсы (нефть, уголь, газ), это вызывает загрязнение окружающей среды из-за парниковых газов и золы. Экологи бьют тревогу в связи с начавшимся уже необратимым изменением климата, что может привести к глобальной катастрофе. К тому же, вышеуказанных ресурсов может хватить, максимум, на сотню лет.

Наряду с возобновляемыми источниками энергии – гидроэнергетикой, ветром и использованием биомассы, вклад которых, к сожалению, не сможет стать большим, возрастающую роль, безусловно, будет играть ядерная и термоядерная энергетика. Эти виды энергетики обладают неисчерпаемым запасом сырья и могут быть надежными и безопасными.

Однако, создание ядерных и термоядерных реакторов требует разработки материалов, способных работать в крайне тяжелых условиях: значительное облучение нейтронами и потоками ионов водорода и гелия. Сложность условий работы обсуждаемых энергетических установок обусловлена и высокими механическими напряжениями, включая импульсные, резкими теплосменами, коррозией и т.д. Следует заметить, что в будущих коммерческих реакторах, как ожидается, радиационное повреждение, связанное с облучением нейтронами, например, может достичь огромного уровня (400 смещений на атом) [3]!

Материалами, удовлетворяющими все вышеуказанные требования, являются, как считается, дисперсно-упрочненные оксидами стали (ODS), композиты SiC/SiC, вольфрам и сплавы хрома. Особенностью указанных материалов является малая наведенная радиоактивность, - что важно для безопасного их использования и последующего захоронения, - а также высокая радиационная стойкость и хорошие механические свойства.

Ранее мы уже провели наукометрический анализ информационных потоков по SiC/SiC [4], вольфраму [5] и дисперсно-упрочненной стали [6].

Предлагаемый доклад посвящен анализу информационных потоков сплава V-Cr-Ti с использованием трех специализированных Международных Баз Данных:

-Materials Science Citation Index (MSCI), -International Nuclear Information System (INIS) -Information Service for Physics, Electronics and Computing

(INSPEC).

-MSCI создавалась в 1991-2011 г.г. Институтом Научной Информации США и реферировала 500 материаловедческих журналов мира.

-INIS создается с 1971 г. на кооперативной основе 159 государствами-членами МАГАТЭ и включает «серую» литературу.

-INSPEC создается с 1969 г. Английским Институтом Инженерии и Технологии и реферирует 3500 журналов мира.

Результаты автоматизированного поиска информационных документов по малоактивируемым сплавам хрома во всех вышеуказанных Международных Базах Данных отражены на рис.1.

Рис.1. Кумулятивный рост числа публикаций, введенных в Базы Данных по сплавам хрома

1971

1972

1973

1974

1975

1976

1977

1978

1979

1980

1981

1982

1983

1984

1985

1986

1987

1988

1989

1990

1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

0

20

40

60

80

100

120

MSCI INIS INSPEC

MSCI INIS INSPECВлияние облучения 23,6% 22,9% 28,0%Исследование свойств 23,6% 12,0% 18,7%Активация и трансмутация 23,6% 18,1% 17,3%Технология производства 18,2% 33,7% 16,0%

Видно, что суммарное количество публикаций для разных Баз Данных составляет 80-110 работ с нарастанием примерно с1995 г.

Распределение информационных документов по основным направлениям исследований малоактивируемых сплавов хрома приведено в табл.1 для всех исследованных БД.

Страны, ученые которых проводят исследования и разработки по малокативируемым сплавам хрома, приведены на рис.2.

Таблица 1

Япония35.4%

США24.3%

Россия12.5%

Германия6.9%Китай

4.9%Англия

4.2%Италия

3.5%

Остальные 7

стран8.3%

а – MSCIСША40.4%

Япония21.3%

Россия21.3%

Нидерланды 4,5%Германия

3.4%Казахстан

2.2%

Остальные 4 страны6.7%

б – INIS

США41.3% Япония

34.7%

Россия8.0%

Германия6.7%

Индия2.7%

Остальные 5 стран6.7%

в – INSPEC

Рис.2. Распределение публикаций различных стран по сплавам хрома по данным: а – MSCI, б – INIS, в – INSPEC

Из рис.2 видно, что лидерами по всем исследованным Базам Данных являются Япония, США и Россия.

Кроме указанных на рис.2а стран, ученые которых принимают участие в соответствующих исследованиях и разработках, в БД MSCI содержатся работы ученых (в порядке убывания количества публикаций) Турции, Испании, Ю.Кореи, Индии, Нидерландов, Швейцарии и Бельгии.

В БД INIS, наряду с указанными на рис.2б странами, представлены публикации ученых Китая, Италии, Англии и Украины.

В БД INSPEC, кроме указанных на рис.2в, имеются работы ученых Китая, Италии, Турции, Бельгии, Португалии.

На рис.3 представлены сведения об информационных источниках, введенных в соответствующие Базы Данных.

Рис.3. Распределение информационных источников по типам публикаций: а – MSCI, б – INIS, в – INSPEC

Труды конфе-ренций58,2%

Статьи40.0%

Обзоры1.8%

а – MSCI

Труды конфе-ренций52,9%

Статьи29.4%

Отчеты17.6%

б – INIS

Статьи49.3%

Труды конфе-ренций48,0%

Отчеты2.7%

в – INSPEC

Основным типом публикаций в БД MSCI, как видно из рис.3а, являются труды конференций (~58%), на втором месте журнальные статьи (40%).

В БД INIS (рис. 3б) основным типом публикаций являются труды конференций (~53%), около 29% - журнальные статьи.

В БД INSPEC (рис. 3в) основным типом публикаций являются журнальные статьи (~49%) и труды конференций (48%).

Превалирующим языком публикаций во всех исследованных Базах Данных, как видно из рис.4, является английский (MSCI ~96%, INIS ~77%, INSPEC ~99%).

Рис.4. Языки публикаций по сплавам хрома: а – MSCI, б – INIS, в – INSPEC

Английский96,4%

Японский1.8%Немецкий

1.8%

а – MSCI

Английский76,7%

Русский

11.6%Японский10.5%

Немецкий1.2%

б – INIS

Английский

98,7%

Японский

1.3%

в – INSPEC

Поскольку результаты исследований и разработок по малоактивируемым сплавам хрома публикуются в большом количестве трудов конференций, а в исследованиях и разработках участвуют ученые 17 стран, включая ведущие, это, несомненно, свидетельствует об актуальности обсуждаемой тематики.

Этот вывод подтверждается нарастанием публикаций, начиная с 1995 г. Можно полагать, что такая тенденция сохранится и в будущем, т.к. повышение стойкости к облучению материалов будущих реакторов и повышение действующих температур, как известно, приводит к повышению эффектив-ности работы ядерно-энергетических установок. Это скажется на увеличении количества исследований механических свойств, влияния температуры, напряжений, облучения, воздействия коррозии, как следует из Программы Европейского Союза по моделированию радиационного воздействия на материалы [7].

ВЫВОДЫ

1. UNDESA, 2008. World Population to 2300. United Nations Department of Economic and Social Affairs Report ST/ESA/SER.A/236.

2. EIA, International Energy Outlook, 2010, U.S. Energy Information Administration (2010) www.eia.doe.gov/oiaf/ieo

3. S.Ishino. Fusion Reactors (Magnetically Confined) - Tokamaks: Materials, in Encyclo-pedia of Materials: Science and Technology, Elsevier Science Ltd., 2001, p.3422-3430

4. В.С.Войценя, А.Г.Шепелев, Т.А.Пономаренко. Перспективы использования SiC/SiC композитов в термоядерных реакторах (по анализу Международных Баз Данных INIS, MSCI, INSPEC) // ВАНТ №2, сер. «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение», 2007, в. 90, с.160-163.

5. О.В.Кривченко, Ю.П.Курило, А.Г.Шепелев. Оптимальный материал для термоядерной энергетики будущего // ВАНТ №6(76), сер. «Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники», 2011, в. 19, с.62-70.

6. А.Г.Шепелев, Ю.П.Курило, О.В.Кривченко, О.В.Немашкало. Динамика информа-ционных потоков по наноструктрно-упрочненным сталям ODS (анализ Международ-ных Баз Данных INIS, MSCI, INSPEC) // ВАНТ №5, сер. «Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение», 2013, в.5(87), с.134-136.

7. S.L.Dudareva, J.-L.Boutardb, R.Lässerb, M.J. Caturlac et al. The EU programme for modelling radiation effects in fusion reactor materials: An overview of recent advances and future goals. J.Nucl.Mater. 2009, v.386–388, p.1–7

ЛИТЕРАТУРА

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!

КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Шепелев Анатолий Георгиевич Тел. +38-057-335-63-96

Национальный Научный Центр«Харьковский физико-технический институт»