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

Радионуклидное топливо - 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

Выбор ядерного топлива для радионуклидных генераторов энергии является задачей первостепенной важности. Особое значение имеет безопасность. Ядерное топливо не должно представлять опасности для здоровья людей.
Следует выбрать подходящие топлива среди более чем 1300 существующих. Топливные и конструкционные материалы должны обеспечивать малую проникающую способность излучения и защиту от него, например можно использовать а- и бета-излучатели, имеющие достаточно большой период полураспада; удовлетворительную удельную мощность, например не менее 0,2 Вт/г; хорошее сопротивление коррозии и нерастворимость в воде; возможность наработки в ядерном реакторе деления достаточного количества топлива; невысокую стоимость.
В табл. 15.2 приведены примеры радионуклидов и их соединений, удовлетворяющих перечисленным требованиям.
Среди этих радионуклидов 90Sr, 144Се и 147Pm являются продуктами деления, а 210Po, 238Pu, 242Cm и 244Cm можно получить при облучении соответствующих веществ в ядерных энергетических и исследовательских реакторах. Эти радионуклиды могут быть экстрагированы из растворов при процессах переработки топлива (см. § 13.10) и поэтому доступны. Некоторые из них, например 90Sr, 210Po и 238Pu, имеются в больших количествах и недороги. Доступный и недорогой 90Sr широко применяют в серии космических устройств SNAP-7 в качестве радионуклидного источника энергии для навигационных и метеорологических применений.
Облучение нейтронами продуктов деления, например 209Bi или 237Np, приводит к образованию 210Po и 238Pu:

(15.11)
(15.12)
Достаточно длительное облучение естественного урана 238U приводит в конце концов к америцию, из которого можно получить радионуклидное топливо 242Cm и 244Cm
(15.13)
(15.14)
Таблица 15.2. Некоторые топлива для радионуклидных генераторов мощности


В дополнение к возможности изготовления, доступности и распространенности выбранных радионуклидных топлив стоимость топлива определяется не только его распространенностью и доступностью, но и конструкцией генератора энергии.

При проектировании различных радионуклидных генераторов энергии, например термоэлектрических, коэффициент полезного действия генератора обычно связан с характеристикой качества материалов, т. е. радионуклидного топлива, полупроводников с р — n-переходом и т. п. Качество иногда определяется зависимостью от температуры Г параметра качества ZT (см. рис. 15.3, а и б) или параметрами материала генератора: надежностью, стоимостью и массой (для применений в космосе) или сроком службы. Например, если радионуклидное топливо, используемое в термоэлектрическом генераторе, полностью надежно, то характеристика качества этого параметра равна единице. Так же можно оценивать и другие параметры генератора. Поскольку радионуклидное топливо составляет главную часть стоимости любого генератора энергии, высокий коэффициент полезного действия, желаемая характеристика качества и другие важные параметры генератора должны быть выбраны по соображениям стоимости. Если общий коэффициент полезного действия радионуклидного генератора энергий станет в 2 раза больше, топливная загрузка может быть снижена вдвое. В результате полная стоимость генератора станет меньше почти наполовину.



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