- •6. Глубина выгорания топлива и способы ее оптимизации.
- •7. Газовые теплоносители. Свойства. Достоинства и недостатки.
- •8. Причины формоизменения твэл и способы его подавления.
- •9. Физические и ядерно-физические свойства воды и водяного пара.
- •10. Формы использования поглотителей и материалов защиты.
- •16. Основные требования к твэл, их типы и характерные рабочие параметры.
- •17. Кристаллическая решетка урана, его механические ядерно-физические и теплофизические свойства.
- •18. Причины возникновения коррозии в воде. Понятие двойного электрического слоя
- •19. Терморадиационные повреждения оболочек твэл. Требования к материалу оболочки.
- •20. Радиационное формоизменение урана при облучении.
- •21. Требования к водному теплоносителю. Достоинства и недостатки использования воды в качестве теплоносителя.
- •22.Классификация продуктов деления. Изотопное изменение состава ядерного горючего и его последствия.
- •23. Технология изделий из компактной двуокиси урана, их структура и свойства.
- •24. Поглощающие свойства редкоземельных элементов и их применение в ядерной энергетике.
- •25. Анодные реакции при коррозии в воде и способы их подавления.
- •26. Свойства металлического урана и его стойкость под облучением.
- •27. Проблемы использования водного теплоносителя.
- •28. Материалы выгорающих поглотителей
- •29. Сравнительный анализ эффективности различных теплоносителей.
- •30.Особенности металлических газоохлаждаемых твэл.
- •31. Применение плутония в ядерной энергетике
- •32.Способы очистки жмт
- •33.Кристаллическое строение тория и его свойства
- •34. Влияние облучения на коррозию в воде
- •35. Свойства графита и его терморадиационная стойкость
- •36. Применение тория в ядерной энергетике.
- •37. Радиолиз воды и способы его подавления.
- •38. Основные виды замедлителей, их свойства и требования к ним.
- •39. Возможные виды керамического топлива и его применение в ядерной энергетике.
- •40. Особенности реакторов с графитовым замедлителем. Энергия Вигнера.
- •49. Возможные виды дисперсионного топлива и его применение в ядерной энергетике
- •51. Кристаллическое строение твердых тел
- •52. Свойства металлического u и его терморадиационная стойкость
- •53. Алюминиевые сплавы и их применение в ядерной энергетике
49. Возможные виды дисперсионного топлива и его применение в ядерной энергетике
Соединения U,Pu,Th, имеющие высокую температуру плавления, значительную плотностью горючего материала, стойкость в условиях облучения, обычно объединяют в одну группу- керамическое ядерное горючее.
1 группа: керамика на основе окислов UO2, ThO2, PuO2
2 группа: неокисные керамические материалы: карбиды, нитриды, фосфиды сульфаты
3 группа – дисперсионное ядерное горючее
В дисперсном ядерном горючем топливная фаза дисперсно распределена в неактивной матрице. Каждую частицу ядерного горючего можно рассматривать как микроэлемент, в котором роль оболочки выполняет матрица. В качестве дисперсионного горючего могут быть использованы керамические материалы, высокая температура плавления и стойкость при облучении которых сочетаются с прочностью, пластичностью и высокой теплопроводностью матрицы. В качестве матрицы используют Al, Be, Mg, Zr, Nb, W, нержавеющую сталь. В качестве дисперсной топливной фазы служат различные соединения урана, интерметаллиды его с алюминием, бериллием, окислы, карбиды, нитриды урана и других делящихся материалов.
Дисперсионное ядерное горючее должно быть совместимым с материалом матрицы в процессе изготовления и в рабочих условиях, иметь достаточную прочностью, равномерно распределять в матрице. Материал матрицы должен обладать высокой прочностью и пластичностью, чтобы противостоять распуханию диспергированных частиц горючего при накоплении в них твердых продуктов деления и сдерживать давление газообразных продуктов деления без разрушения, хорошей теплопроводностью, не иметь структурных превращений во всем диапазоне рабочих температур, быть коррозионностойким к теплоносителю и совместимым с материалом оболочки твела
Примером может служить дисперсная система с 30% UO2 в матрице из аустенитной нержавеющей стали обладающей высокой радиационной стойкостью. Также применяется U3O8 в ТВЭЛах дисперсионного типа, например в смеси с Al. Хорошо зарекомендовала себя система, состоящая из интерметаллидов урана и алюминия в матрице из алюминиевого сплава или порошка алюминия.
Защитные материалы на основе бора.
В качестве защитных материалов используются композиционные материалы на основ бора. Наиболее часто применяют карбид бора B4C. Это тугоплавкий материал с плотностьюρтеор=2.51г/см3,ρпрак=2.4 г/см3. Очень хрупок, но обладает высокой термостойкостью. В случае разрушения оболочкиB4Cмедленно взаимодействует с водой. Искажения кристаллической решетки в результате нейтронного облучения отжигаются приT=973÷1073 К. Нарушение кристаллической решетки происходит также из-за внедрения в нее атомов гелия, которые образуются в результате реакции:
B10+n10Li+He
Скопление гелия в порах при высокой температуре приводит к локальному увеличению давления в газовой полости, возникновению местных напряжений и трещин. Другим продуктом рассматриваемой ядерной реакции является литий. Литий ухудшает коррозийные свойства B4C, так как он активен и взаимодействует с водой.
При введении в легированную сталь бора количество его не должно превышать 3%. При более высоком содержании бора стали становятся крайне хрупкими и плохо обрабатываются. Легирование бором снижает пластичность титане и циркония, облучение усиливает этот эффект.
Наряду со сплавами для изготовления регулирующих стержней широко используют дисперсионные материалы - к ним относятся бораль – карбид бора, диспергированный в алюминий.