Высокотемпературное взаимодействие топливных материалов ядерного реактора в режиме тяжелой аварии

• Автор: Штукерт, Юрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 155 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень таблиц

Перечень рисунков

1. ВВЕДЕНИЕ

Перечень ссылок к введению

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

2.1 Описание последовательности процессов при развитии тяжёлой

аварии

2.2 Химическое взаимодействие между различными материалами

аварийно разогретой активной зоны

2.2.1 Взаимодействие циркониевого сплава оболочки с топливными

таблетками (взаимодействие ХгЮОт)
2.2.2 Растворение ТГО2 и Zr02 расплавленным циркалоем
2.3 Интегральные эксперименты по изучению поведения элементов
топлива
2.3.1 Температурные области формирования жидких фаз
2.3.2 Влияние скорости разогрева на образование расплава
2.3.3 Перераспределение материалов в интегральных экспериментах
2.4 Перемещение материалов в нижнюю часть корпуса реактора
2.5 Изучение выхода водорода при повторном заливе
2.6 Проблемы, требующие дальнейшего исследования
Список литературы к обзору
3. ГЛАВА 1. ОХЛАЖДЕНИЕ ОБОЛОЧКИ ИЗ СПЛАВА 2Я1%ЫВ ПРИ
ПОВТОРНОМ ЗАЛИВЕ. СРАВНЕНИЕ С ПОВЕДЕНИЕМ В
АНАЛОГИЧНЫХ УСЛОВИЯХ СПЛАВА гКЛ-
3.1 Введение
3.2 Экспериментальное оборудование и проведение эксперимента
3.3 Экспериментальные результаты и их обсуждение
3.3.1 Температурные данные
3.3.2 Послетестовые неразрушающие измерения
3.3.3 Металлографические исследования
3.3.4 Генерация и поглощение водорода
3.3.5 Влияние режима парового голодания на выход водорода при
повторном заливе
3.4 Заключение к главе
4. ГЛАВА 2. РАСТВОРЕНИЕ 2К02 И Ш2 РАСПЛАВЛЕННЫМ
ЦИРКАЛОЕМ
4.1 Введение
4.2 Экспериментальное оборудование и проведение эксперимента
4.3 Результаты экспериментов и их обсуждение
4.3.1 Макроскопические характеристики послетестовых образцов..
4.3.2 Микроструктура расплава
4.3.3 Количественный анализ кинетики окисления расплава Ъх-
4.4 Заключение к главе
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Перечень таблиц
Табл. 1. Результаты химического анализа материалов оболочек
Табл. 2. Матрица экспериментов с результатами послетестового
неразрушающего анализа
Табл. 3. Толщины слоев и механические свойства оболочки
Табл. 4. Выход водорода в фазах предокисления и резкого охлаждения..
Табл. 5. Масса водорода, абсорбированного в образцах
Табл. 6. Матрица экспериментов с «большими» тиглями
Табл. 7. Матрица экспериментов с «малыми» тиглями

Табл. 8. Результаты вычисления растворённой части тиглей из U02 (растворение при 2100°С) на основе компьютерного анализа
изображений продольных сечений тиглей
Табл. 9. Результаты компьютерного анализа изображений продольных
шлифов «больших» FZK тиглей из Zr
Табл. 10. Результаты химического анализа области расплава «больших»
тиглей
Табл. 11. Определение соотношения долей кислорода, поступивших в расплав за счёт растворения тигля и за счёт диффузии кислорода из
нерастворённой части стенок тигля
Табл. 12. Результаты компьютерного анализа изображений продольных
шлифов больших KfK тиглей
Табл. 13. Результаты компьютерного анализа изображений продольных шлифов «малых» тиглей
Перечень рисунков
Рис. 1. Равновесная фазовая диаграмма системы Zr-О
Рис. 2. Равновесная фазовая диаграмма системы U-
Рис. 3. Равновесная фазовая диаграмма квазибинарной системы D-Zr(O) и

Рис. 4. Схема установки быстрого охлаждения имитаторов твэлов паром.... 69 Рис. 5. Общий вид установки быстрого охлаждения имитаторов твэлов паром

Рис. 6. Нанесение защитной окисной плёнки, предотвращающей эвтектическое взаимодействие между поверхностью оболочки твэла и
Pt/Rh термопарами
Рис. 7. Схема проведения эксперимента по быстрому охлаждению сегментов
твэла паром
Рис. 8. График температуры и выход водорода в эксперименте с временем предокисления 19 мин. и резким охлаждением от 1100 °С

температурах и могут создавать блокировку в различных аксиальных сечениях.
2.3.2 Влияние скорости разогрева на образование расплава
Не только абсолютные температуры, но и скорости их изменения в различных частях активной зоны имеют важное влияние на развитие процессов плавления. Эти скорости разогрева могут управляться локальным количеством пара, вступающего в экзотермическую реакцию с материалом оболочек твэла. При скоростях разогрева менее 0,5 К/с оболочка полностью окисляется в присутствии достаточного количества пара. Это происходит до того как будет достигнута точка плавления циркония. В результате твэл не будет плавиться до 2600 °С.
При скорости разогрева выше 1 К/с температура плавления металлического слоя оболочки достигается до наступления сквозного окисления оболочки твэла. Расплавленный метал локализован между топливной таблеткой и окисным слоем оболочки. Окисление оболочки может быть также ограничено паровым голоданием. При скоростях разогрева выше 5 К/с слой ZЮ2 слишком тонок для удержания металлического расплава и расплав выходит за пределы оболочки в результате химического или механического разрушения слоя окисла.
2.3.3 Перераспределение материалов в интегральных экспериментах
Перераспределение материалов по оси сборки, наблюдавшееся в серии экспериментов СОКА [27], показало интересные результаты. Материалы регулирующих стержней инициировали формирование расплава и его перемещение и сдвигали температурную эскалацию (возникающую в результате паро-циркониевой реакции) в нижнюю часть сборки. Перемещение материала наблюдалось как в виде стекания, так и в капельном виде. Различные композиции материалов застывали на различных аксиальных отметках. Вязкость материалов влияет на характер перемещения, и исследовалась при моделировании этого явления в [38].