2.2 Поступление продуктов деления в теплоноситель

Активность теплоносителя I контура реакторной установки обусловлена не только активацией теплоносителя и его примесей, но и наличием в теплоносителе продуктов деления ядерного топлива. В результате деления урана-235 в качестве только первичных продуктов деления образуется более 60 различных изотопов с атомной массой от 72 до 166. Эти продукты деления зачастую нестабильны и сами склонны к радиоактивному распаду. При попадании в теплоноситель продукты деления дадут дополнительный вклад в общую активность.

Попасть в теплоноситель продукты деления топлива могут двумя путями. Первый путь – поступление продукта деления в теплоноситель из поверхностного загрязнения твэла. При изготовлении твэла на его поверхности остаётся некоторое загрязнение топливной композицией. Уровень загрязнения невелик и составляет величину порядка 10^-8 – 10^-9 г/см². Однако, облучаясь нейтронами, топливо поверхностного загрязнения будет делиться и продукты деления будут попадать в теплоноситель, увеличивая его удельную активность.

Второй путь поступления продуктов деления в теплоноситель связан с нарушением герметичности оболочек твэлов. Оболочка твэлов находится в очень жёстких эксплуатационных условиях: высокая температура, малая толщина оболочки, высокое давление, коррозионная агрессивность теплоносителя. В процессе эксплуатации за счёт коррозии и растягивающих напряжений может происходить образование и развитие трещин в оболочках, что в конечном итоге приводит к нарушению герметичности твэла. В первую очередь, при небольших нарушениях герметичности, в теплоноситель начнут попадать газообразные и летучие продукты деления, при больших степенях разгерметизации и попадании под оболочку твэла теплоносителя, будет наблюдаться вымывание частиц топливной композиции.

Нарушение герметичности твэлов ограничивает возможность безопасной эксплуатации реактора, поэтому при эксплуатации установки необходимо проводить постоянный контроль состояния оболочек твэлов. Для этих целей проектируется система радиационно-технологического контроля.

Процесс деления ядерного топлива и продукты деления рассматриваются во многих книгах по ядерной физике и ядерным реакторам. Для использования в качестве источников информации к курсовому проекту можно рекомендовать следующие издания: «Основы теории ядерных реакторов» [4], учебные пособия «Основы теории и методы расчёта ядерных энергетических реакторов» [12], «Основы радиационной безопасности атомных электростанций» [6], «Судовые ядерные реакторы» [2], учебник «Ядерная физика и ядерные реакторы» [7] и другую литературу.

Вопросы нарушения герметичности оболочек твэлов наиболее целесообразно рассмотреть, используя учебное пособие «Основы радиационной безопасности атомных электростанций» [6].

Вопросы технологического контроля в открытой литературе рассмотрены поверхностно. Среди примеров можно назвать учебное пособие «Основы радиационной безопасности атомных электростанций» [6] и учебник «Судовые ядерные энергетические установки» [8].