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

Коррозия керамического урана, техника безопасности - 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

КОРРОЗИЯ

Коррозионное поведение урана и его сплавов (урановые металлические топлива) рассматривалось в § 6.5. Экспериментальные результаты и практика показывают, что в общем случае скорость коррозии увеличивается с ростом температуры, интенсивности облучения и времени работы в данной реакторной среде.
Керамические урановые топлива значительно более стойки к коррозии, чем металлические топлива. Такие соединения, как UO2 и U3Si, могут оказывать большое сопротивление коррозии. Из опыта эксплуатации известно, что UO2 стабилен в воде и паре легководных и тяжеловодных реакторов при температурах вплоть до 320 °С. Он корродирует на воздухе и в окислительном теплоносителе (в случае разгерметизации оболочки) при высоких температурах (выше 320 °С) и интенсивном облучении. Монокарбид урана обладает плохой коррозионной стойкостью в воде, паре или содержащем кислород теплоносителе при относительно низких температурах (выше 55 С). Скорость коррозии UN очень сильно зависит от стехиометрии. Присутствие свободного урана или U2N3 отрицательно сказывается на коррозионной стойкости. В воде или паре при температурах около 100 °С защитная пленка, которая образуется на поверхности UN, постепенно теряется по мере увеличения ее толщины и растрескивания. Такое коррозионное поведение аналогично наблюдаемому на поверхности металлического топлива (см. § 6.5).
Как уже отмечалось, силицид урана U3Si имеет высокую коррозионную стойкость. Сопротивление коррозии сульфида урана US и фосфида урана UP, по-видимому, сравнимо с сопротивлением коррозии силицида урана U3Si. Эти керамические топлива относительно стабильны на воздухе (100 — 200 °С), в воде (315 °С) и в паре (чуть ниже 315 °С).
В данной химической и физической среде скорость коррозии керамических урановых топлив в общем случае зависит от температуры, интенсивности облучения и времени работы системы.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНА ЗДОРОВЬЯ

При обращении с металлическими и керамическими урановыми топливами и при изготовлении возникают четыре главные проблемы, касающиеся техники безопасности и охраны здоровья.

  1. Возможность образования критической массы из материалов, содержащих обогащенный 235U. Имеется вероятность достижения критической массы делящихся материалов, что приведет к взрыву в результате цепной реакции деления.
  2. Самовоспламенение и пирофорность. Порошок металлического или керамического урана может воспламеняться. Он пирофорен в процессе измельчения или изготовления.
  3. Токсичность тонкого уранового порошка. Попадание через органы дыхания взвешенного в воздухе тонкого порошка металлического или керамического урана опасно. Продукты распада тонкого порошка, попадаемого в организм человека через органы дыхания во время изготовления топлива или работы с ним, более вредны, чем сам уран.
  4. Радиационная опасность. Уран является естественным радиоактивным элементом, испускающим а-частицу. Длительное облучение а-частицами может представлять радиационную опасность при работе с массивным ураном.

Во избежание образования критической массы и самовоспламенения обогащенного урана, а также для предотвращения опасности, связанной с токсичностью и радиацией, необходимо соблюдать правила техники безопасности. При обращении с урановыми топливами и при их изготовлении нужно строго соблюдать меры предосторожности.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными преимуществами керамических урановых топлив являются их высокая температура плавления, позволяющая эксплуатировать топливо и АЭС при повышенных температурах для увеличения теплового коэффициента полезного действия, хорошая радиационная (размерная, структурная и объемная) стабильность и высокая коррозионная стойкость в воде, паре и натриевом теплоносителе. На стадии выполнения исследовательских работ ряд керамических топлив был испытан и изучен. Карбидное UC и нитридное UN топлива показали наилучшие результаты в отношении высокой работоспособности и преимуществ при использовании в будущем. Ядерные, физические и теплофизические свойства этих потенциальных топлив превосходят соответствующие свойства UO2 —  топлива современных ядерных энергетических реакторов.



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