Высокотемпературное взаимодействие карбонитрида урана с тугоплавкими металлами под облучением

• Автор: Васильев, Игорь Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 97 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Имеющиеся данные по реакторному взаимодействию карбонитрида урана с тугоплавкими металлами

1.1. Установка Я-

1.2. Послереакторные материаловедческие исследования топлива из уран-циркониевого карбонитрида

1.3. Предварительные результаты испытаний

1.3.1. Сравнительный анализ деформационного поведения твэлов на основе диоксидного топлива (1102) и уран-циркониевого карбонитрида (и,7г)С,1Ч при одинаковых режимах испытаний

1.3.2. Проникновение урана из карбонитридного топлива в оболочку

1.3.3. Растворимость компонентов карбонитридного топлива

в тугоплавких металлах

1.4 Диффузионные процессы, влияние облучения на диффузию
1.4.1. Диффузия металлических атомов в тугоплавких металлах
1.4. 2. Диффузия углерода и азота в тугоплавких металлах
1.5. Порообразование и распухание материалов в процессе облучения
1.6. Заключение к Главе
Глава 2. Методы и оборудование для проведения исследования
2.1. Методика измерения концентраций компонентов
2.2. Чувствительность метода
2.3. Модернизированный микроанализатор МАР-
2.4. Подготовка эталонов
2.5. Заключение к Главе

Глава 3. Результаты исследований
3.1. Описание исследуемых образцов и их подготовка
3.1.1. Подготовка шлифов
3.1.2. Растровая съемка
3.2. Рентгеноспектральный микроанализ
3.3. Изучение распределения урана, ниобия и молибдена
3.4. Изучение распределения азота
3.5. Изучение распределения углерода
3.6. Изучение распределения цезия
3.6.1. Имерение активности радионуклидов в образцах оболочки
3.6.2. Изучение распределения цезия с помощью микрозонда
3.7. Заключение к Главе
Глава 4. Процесс порообразования в материале оболочки в условиях реакторного облучения
4.1. Эволюция пор в оболочке электрогенерирующего канала
4.2. Заключение к Главе
Глава 5. Диффузия урана и цезия в оболочку
5.1. Расчет термодинамики топлива
5.2. Оценка коэффициентов диффузии
5.3. Зернограничная диффузия урана
5.4. Заключение к Главе
Заключение
Основные публикации по теме диссертации
Список литературы

Введение
В настоящее время конструкторы АЭС в Северной Америке, Японии, Европе, России и Южной Африке имеют с десяток новых проектов ядерных реакторов, находящихся на последних стадиях разработки, и ряд других на научно-исследовательском этапе [1].
Новые реакторы обладают [2]:
- стандартизированным проектом для каждого типа реактора, позволяющим ускорить лицензирование, уменьшить капитальные затраты и сократить продолжительность строительства,
- более простым и более жестким проектом, который легче воплощается в жизнь и менее подвержен возможным корректировкам,
- более высоким коэффициентом использования мощности и большим сроком службы — обычно 60 лет,
- пониженной вероятностью аварии с расплавлением активной зоны,
- минимальным воздействие на окружающую среду,
- более высоким выгоранием для уменьшения потребляемого топлива и сокращения объема отходов.
Самым важным их отличием от уже работающих реакторов является присутствие элементов пассивной, или внутренне присущей безопасности. Традиционные системы защиты ядерного реактора "активны" в смысле, что они требуют электрической или механической реакции при поступлении соответствующего сигнала. Некоторые технические системы работают пассивно, например, клапаны сброса давления. Все они нуждаются в параллельных дублирующих системах. Внутренне присущая или полная пассивная безопасность зависит только от физических явлений типа конвекции, гравитационных сил или сопротивления высоким температурам, но не от функционирования технических компонентов. В случае отказов или необходимости предотвращения аварии эти механизмы не требуют активного вмешательства персонала и основываются на

Таблица 5. Параметры диффузии азота 00 (см2/с) и АН (кДж/г-атом) в тугоплавких металлах [26]
Металл Температура, °С о0 АН
XV 1400-2200 2,4-10'3 118,
Мо 1200-2100 4,3-Ю'3 108,
Яе 1400-1800 1,410’’ 153,
N6 800-1600 6,1-Ю’2 162,
Для наглядности в таблице 6 приведены численные значения коэффициентов диффузии и, Ъх, С и N при предполагаемых [14] номинальной и максимальной температурах эксплуатации твэла.
Таблица 6. Коэффициенты диффузии урана, циркония,
углерода и азота в тугоплавких металлах
Коэффициент диффузии, см2/с Температура, К
1800 1
1,2-10‘12 9,3 • 10'
Ои-»Мо 4,1-10'" 2,4-Ю’
Ни->ііь 7,6-Ю’12 5,1-10’"
Нгг->у 2,6-Ю’13 2,4-Ю’
Нгг->мо 8,7-Ю'12 5,9-10’"
Огг-имь 3,1-10'12 2,4-10’"
Ос->у 1,6-10’8 4,8-Ю’
Вс^мй 2,1-Ю’7 5,1-Ю’
Ос->иь 5,3-Ю’7 1,1-Ю’
8,6-Ю'7 1,6-10’