- •1. Общие требования к материалам и конструкциям ядерных реакторов.
- •2. Классификация радиационных повреждений. Основные свойства точечных дефектов. Коллективные дефекты. Основные радиационные эффекты. Радиационная стойкость и радиационный ресурс.
- •3. Определение и основные требования к ядерному топливу. Виды ядерного топлива и топливные циклы.
- •4. Энерговыработка и глубина выгорания. Продукты деления и изменение нуклидного состава топлива.
- •5. Структура и свойства металлического урана.
- •6. Влияние облучения на свойства урана.
- •7. Виды сплавов урана, их свойства и совместимость.
- •9. Керамическое топливо. Классификация керамического топлива. Оксид урана и его свойства.
- •10. Технология изготовления порошка uo2. Производство изделий из компактной двуокиси урана и требования к ним. Терморадиационная стойкость и совместимость.
- •11. Оксиды плутония и тория, смешанные оксиды, их свойства, достоинства и
- •12. Карбидное топливо и его свойства.
- •13. Дисперсионное топливо. Виды. Свойства. Особенности.
- •14. Требования предъявляемые к теплоносителям. Основные виды. Рабочие параметры теплоносителей. Затраты на прокачку.
- •15. Требования к водному теплоносителю. Теплофизические свойства воды и водяного пара.
- •16. Замедляющие свойства тяжелой и легкой воды.
- •17. Паровой коэффициент реактивности.
- •18. Радиолиз воды и меры его подавления. Коррозия в воде. Понятие двойного электрического слоя.
- •19. Анодные и катодные реакции. Активация воды.
- •20. Газовые теплоносители. Механизмы коррозии в газах. Меры защиты от коррозии.
- •22. Жидкометаллические теплоносители. Механизмы коррозии в жидких металлах. Особенности применения и способы очистки.
- •23. Свойства жидкометаллических теплоносителей (Na, Ka, Li, Pb, Hg, Sb, Bi, Ga).
- •24. Органические теплоносители. Виды органических теплоносителей, их свойства и терморадиационная стойкость.
- •26. Свойства графита и его радиационная стойкость. Особенности реакторов с графитовым замедлителем. Энергия Вигнера.
- •27. Характеристики бериллия, проблемы и перспективы его использования в ядерной энергетике.
- •28. Конструкционные материалы активной зоны реактора. Сплавы магния, алюминия и циркония.
- •29. Аустенитные и нержавеющие стали. Жаропрочные и тугоплавкие сплавы. Их
- •30. Поглощающие материалы и их свойства. Формы использования поглотителей.
1. Общие требования к материалам и конструкциям ядерных реакторов.
Исходя из того, что используемые материалы в ЯР работают в крайне тяжелых условиях, к ним предъявляются повышенные требования. Общие требования: 1) высокая прочность и пластичность, способность работать в условиях высоких динамич. нагрузок. 2) технологичные (легко подвергаться различной обработке). 3) Мех. хар-ки не должны изменяться в процессе длител. эксплуатации и при высок. t. 4) Высокая циклическая стойкость. 5) Высокая радиац. стойкость. 6) Высокая коррозионная стойкость. 7) Совместимость материалов. 8) Жаропрочные.
2. Классификация радиационных повреждений. Основные свойства точечных дефектов. Коллективные дефекты. Основные радиационные эффекты. Радиационная стойкость и радиационный ресурс.
Дефекты в кристаллической решетке подразделяются на точечные и линейные.
К точечным дефектам относятся вакансии и межузельные атомы. Вакансии образуются при удалении атома из узла крист. решетки. Межузельныи атом представляет собой внедренный допол. атом между основными атомами крист. решетки. Образование точечного дефекта ведет к искажению крист. решетки, нарушению ее периодического строения и в конечном счете к изменению структуры металла и его свойств. К линейным дефектам относятся дислокации. Атом, находящ. в ядре дислокации, смещен из своего равновесного положения не более чем на половину межатомного расстояния. Радиац. дефекты по механизму обр-я: 1) ионизация и возбуждение атомов при взаимод-е с γ, n и ионами; 2) выбивание атомов из узлов КР, а при большой энергии образуются каскады выбитых атомов, наз. каскады смещения; 3) тепловые пики.
Осколки деления оказывают наибольшее разрушит. д-вие. Они образуют в веществе целые области с нарушенной структурой – пик смещения и тепловой пик. Пик смещение – обл. торможения тяжелой ч., окруж. вещ-во разогревается до жидкого состояния; при охлаждении решетка восстанавливается но атомы занимают другое положение. Тепловой пик – обл. торможения быст. тяж. ч., но энергии не хватает для расплавления, а происходит местная термообработка. Радиац. стойкость – способность материалов не изменять свои св-ва под д-вием облучения. Радиац. ресурс – как долго материал способен сопротивляться д-вию облучения.
3. Определение и основные требования к ядерному топливу. Виды ядерного топлива и топливные циклы.
ЯТ – вещ-во, исполз. в ЯР для осуществления реакции деления. Типы ЯТ: метал. ЯТ, керамическое ЯТ, дисперсионное ЯТ. Требования: 1)мех. прочность, 2)хор. теплоотвод, 3)чистота металла, 4)высок. энерговыделение, 5)высокая степень глубины выгорания, 6)рад. стойкость. Топливные циклы: 1) уран-плутониевый U-238(n,γ)→U-239(β-)→Np-239(β-)→Pu-239. 2) уран-ториевый Th-232(n,γ)→Th-233(β-)→Pa-233(β-)→U-233.
4. Энерговыработка и глубина выгорания. Продукты деления и изменение нуклидного состава топлива.
В результате деления ядер происходит непрерывная убыль делящегося материала. Этот процесс носит название выгорания, сопровождающийся общей потерей запаса реактивности. Значительное влияние на эконономичность АЭС оказывает глубина выгорания. Энерговыработка – энергия, кот. получили с энергоблока за сутки. Q=N·t [МВт·сут]. Средняя глубина выгорания z опред-я как кол-во энергии, получ. с ед. массы топлива, загруж. в реактор за время его пребывания в АЗ. z= Q/m=Nt/m=[МВт*сут/кг]. В соврем ВВЭР с обогащ. 3-5% за 2-3г. z=30-40 МВт·сут/кг. В быстрых и высокотемперат. ЯР – 100-150 МВт·сут/кг. Деление ядер и образование продуктов деления приводит к изменению нуклидного состава топлива в процессе работы реактора.