Стартовая >> Архив >> Генерация >> Материалы ядерных энергетических установок

Выделение газообразных продуктов деления из оксидного топлива - Материалы ядерных энергетических установок

Оглавление
Материалы ядерных энергетических установок
Ядерная энергия и материалы
Легководный реактор LWR
Тяжеловодный реактор HWR
Реактор типа LMFBR
Перспективы использования термоядерной энергии
Радионуклидное производство энергии и ее использование
Требования, предъявляемые к выбору ядерных материалов
Свойства реакторных материалов
Анализ специфических свойств материалов при их выборе для ядерных реакторов
Выбор материалов и анализ конструкции с помощью ЭВМ
Компоненты и материалы ядерных реакторов деления
Ядерные топливные материалы
Конструкционные материалы
Материалы органов регулирования, теплоносители
Материалы защиты, системы аварийной защиты
Атомная электростанция (с реактором деления)
Фундаментальные радиационные явления в материалах
Радиационное повреждение нейтронами
Влияние облучения на реакторные материалы
Влияние облучения на физические свойства материалов
Влияние облучения на механические свойства материалов
Влияние облучения на коррозию, свелинг
Отжиг радиационных повреждений, влияние облучения на свойства при низких температурах
Металлический уран
Коррозия урана
Сплавы урана
Влияние облучения на урановое топливо
Керамический уран
Диоксид урана
Радиационное распухание оксидного топлива
Радиационная ползучесть оксидного топлива
Выделение газообразных продуктов деления из оксидного топлива
Монокарбид урана
Нитрид, силицид и сульфиды урана
Коррозия керамического урана, техника безопасности
Плутоний
Металлические сплавы плутония
Керамические соединения плутония
Смешанное керамическое уран-плутониевое топливо
Коэффициент воспроизводства, избыточный коэффициент и время удвоения плутония
Радиационные эффекты плутония
Коррозионные эффекты плутония
Меры безопасности при работе с плутонием
Торий
Свойства тория
Получение и сплавы тория
Керамические соединения тория
Радиационные и коррозионные эффекты тория
Радиоактивный распад в торий-урановом топливном цикле
Конструкционные материалы: металлы
Конструкционные материалы: бериллий и его соединения
Конструкционные материалы: магний
Конструкционные материалы: алюминий
Конструкционные материалы: цирконий
Конструкционные материалы: нержавеющая сталь и никелевые сплавы
Конструкционные материалы: керамика и керметы
Влияние облучения на конструкционные материалы
Коррозия конструкционных материалов
Материалы замедлителя и отражателя
Графит
Материал бланкета
Материал теплоносителя
Материалы систем регулирования, защиты и аварийной защиты
Защита реактора
Системы аварийной зашиты реактора и используемые в них материалы
Материалы в топливных циклах, процессах обогащения и переработки топлива
Обогащение топлива
Переработка топлива
Материалы, используемые в процессах переработки отработавшего топлива
Переработка ядерного топлива
Топливные материалы, участвующие в U-Pu-топливном цикле
Тепловыделяющие элементы
Связующий материал твэлов
Материалы, применяемые при изготовлении твэлов
Каналы для теплоносителя и системы трубопроводов
Корпуса реакторов под давлением
Радиационные эффекты при работе материалов ядерного топлива и конструкционных материалов
Коррозия и трещины материалов твэлов, коррозия каналов теплоносителя
Образование коррозионных и усталостных трещин и течей в каналах для теплоносителей, трубопроводах
Материалы радионуклидных генераторов энергии и термоядерных реакторов
Радионуклидное топливо
Материалы оболочек, материалы и теплоносители радионуклидных генераторов
Концептуальные проекты термоядерных реакторов
Компоненты и материалы термоядерных реакторов
Материалы для изготовления магнитной системы и системы безопасности термоядерных реакторов
Взаимодействие материалов с первой стенкой термоядерного реактора
Материалы первой стенки термоядерного реактора и влияние на них облучения

Поведение удержанных газообразных продуктов деления непосредственно связано с радиационным распуханием оксидного топлива (см. § 7.4). Поскольку радиационное распухание зависит главным образом от выгорания и температуры топлива, выделение газообразных продуктов деления из оксидного топлива также зависит от выгорания и температуры топлива, которые определяют изменение структуры топлива и внутреннее давление, развивающееся в твэле.
На рис. 7.15 приведены зависимости изменения концентрации газообразных продуктов деления в UO2 от выгорания при температуре 1500 °С. Зависимость содержания газообразных продуктов деления в матрице UO2 от температуры облучения показана на рис. 7.16 для выгорания более 3%. С ростом температуры количество газообразных продуктов деления в матрице UO2 уменьшается I151. При низких температурах большое количество газовых осколков деления удерживается в топливе. Однако при высоких температурах происходит растрескивание топлива и газообразные продукты деления быстро выделяются. Поэтому содержание газовых осколков деления в матрице UO2 снижается.
Экспериментальные результаты показывают, что основными инертными газами — продуктами деления, которые обусловливают радиационное распухание топлива и выход газообразных продуктов из уранового топлива, являются 85Kr и 133Xe. На рис. 7.17 и 7.18 приведены данные по скоростям выхода 85Kr и 133Xe из мелкозернистого и крупнозернистого образцов поликристаллического UO2 в температурном интервале 700—1550 °С [17].

Рис.  7.15. Зависимость концентрации газообразных продуктов деления А в диоксиде урана от выгорания при температуре облучения 1500 °С:
1 —  газ в матрице; 2 —  газ в порах и пузырьках; 3 —  количество удержанных газообразных продуктов деления (сумма I + 2); 4 — количество образовавшихся газообразных продуктов деления при выгорании
Рис. 7.16. Зависимость концентрации газообразных продуктов деления N в матрице диоксида урана от температуры при выгорании топлива более 3%. Светлые точки - без сдерживания, темные - при наличии сдерживания


Рис.  7.17. Зависимость скорости выделения 8sKr (отношение скорости выделения к скорости образования R/ В) из поли кристаллических спеченных образцов диоксида урана от температуры облучения: 1 — мелкозернистый образец; 2 —  крупнозернистый образец
Рис. 7.18. Зависимость скорости выделения 133Xe (отношение скорости выделения к скорости образования R/В) из поликристаллических образцов диоксида урана от температуры облучения:
1 —  мелкозернистый образец; 2 —  крупнозернистый образец

Эти экспериментальные результаты по выделению газообразных продуктов деления из поликристаллических образцов, размер зерен в которых изменялся в широких пределах, можно сравнить с результатами, полученными для монокристаллов UO2 в процессе нейтронного облучения [18-20].
Кроме изменения пористости и размера зерен во время работы оксидного топлива происходит также изменение структуры UO2. В процессе изменения структуры при высокотемпературном облучении твэлов в поле больших термических градиентов в пористом UO2 низкой плотности на ранней стадии может образоваться центральная полость, расположенная вдоль оси твэла [11, 12]. Это явление обусловлено миграцией технологических пор к оси твэла в поле термического градиента по механизму переноса в паровой фазе и сопровождается образованием рекристаллизованных равноосных зерен в топливе.
Поэтому в поперечном сечении топливных таблеток, которые претерпели изменение структуры, наблюдаются четыре зоны в направлении от центра к периферии: центральная полость (или центральное отверстие), зона столбчатых зерен, зона рекристаллизованных равноосных зерен и зона с исходной структурой. Эти зоны характеризуются различными значениями плотности, скорости энерговыделения и теплопроводности. Растрескивание топлива сопровождается выделением газообразных продуктов деления.



 
« Магнитный фильтр-сепаратор в схеме очистки производственного конденсата   Метод определения параметров тепловой изоляции паротурбинных блоков ТЭС »
электрические сети