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

Связующий материал твэлов - 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

14.3. СВЯЗУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ
Как показано на рис. 14.1 и 14.5, между топливным материалом и материалом оболочки твэлов пластинчатого и цилиндрического типов имеются тонкие промежуточные слои (или пленки) связующих материалов. Связующие материалы в виде тонких слоев или пленок в зазоре между топливом и оболочкой (или на границе раздела) осуществляют сцепление топлива с оболочкой в твэлах. В качестве связующего материала можно использовать также газ или жидкость, например гелий или натрий.
Сцепление между материалами топлива и оболочки в твэле можно разделить на металлургическое, механическое и сцепление через жидкость или газ. Последнее играет наиболее важную роль в технологии производства ядерного топлива.
В случае металлургического сцепления две поверхности оказываются плотно сцепленными друг с другом по всей площади контакта за счет физического взаимодействия межатомных сил. Для осуществления металлургического сцепления поверхности необходимо привести в плотное соприкосновение с помощью таких методов обработки давлением, как экструзия, горячее прессование или горячая прокатка. Механическое сцепление аналогично металлургическому в том отношении, что поверхности топлива и оболочки механически контактируют друг с другом. Однако в случае механического сцепления контакт двух поверхностей не является совершенным. При металлургическом и механическом сцеплениях может создаваться диффузионный барьер в виде тонкой пленки между поверхностями топлива и оболочки, препятствующий взаимной диффузии двух материалов. Но металлургическое и механическое сцепления могут приводить к появлению термического барьера между поверхностями топлива и оболочки, т. е. к увеличению термического сопротивления двух материалов. Сцепление через тонкие слои газа или жидкости может не только предотвратить взаимную диффузию материалов, но и уменьшить термическое сопротивление между поверхностями топлива и оболочки в твэле.
Теплопередача от внешней поверхности топливного сердечника к внутренней поверхности оболочки должна осуществляться через слой жидкости или через заполненный газом зазор. Основные функции сцепления через жидкость или газ включают увеличение эффективности теплопередачи от топлива к оболочке, предотвращение взаимной диффузии между материалами топлива и оболочки, уменьшение химического воздействия продуктов деления, выделяющихся из топлива, на оболочку, обеспечение свободного пространства для аккомодации термического расширения и радиационного распухания материалов топлива и оболочки, уменьшение термического сопротивления поверхности раздела топливо - оболочка при заполнении зазора топливным материалом.
Ниже приведены результаты по перепаду температуры в зазоре, заполненном различными связующими материалами при атмосферном давлении, для следующих условий: средний тепловой поток 158 Вт/см2, ширина зазора 0,0254 мм и средняя температура поверхности топлива* 400 °С.

* По-видимому, автор имеет в виду поверхность оболочки. - Прим. пер.

Связующий материал                                           Перепад, С
Не............................................................................................ 150
Н.............................................................................................. 100
Na................................................................................. 1
Газообразные продукты деления (Kr, Хе) ....................  2260
Смесь 50% Нс и 50% Kr и Хе.............................. 300
Сплав NaK (22% Na и 78% К) ............................  1,5
Приведенные данные по перепаду температуры в зазоре характеризуют эффективность теплопередачи того или иного связующего материала. При изготовлении топлива в качестве связующих материалов обычно используются гелий и натрий. При выделении из топлива 85Kr и 133Xe— инертных газообразных продуктов деления-теплопередача между материалами топлива и оболочки ухудшается. В этом отношении предпочтительна смесь гелия с газообразными продуктами деления.



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