Влияние облучения на материалы твэлов с урановым и уран-плутониевым оксидным топливом при эксплуатации в реакторе БН-600

• Автор: Кинёв, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Заречный
• Количество страниц: 117 с. : ил.

1.1 Ядернос топливо быстрых реакторов

1.2 Материалы оболочек твэлов

1.3 Действие облучения на материалы твэлов быстрых реакторов.

1.3.1 Массоперенос и ползучесть топлива

1.3.2 Миграция пузырен и пор, газовое распухание топлива

1.3.3 Перестройка структуры топлива.

1.3.4 Механическое взаимодействие топлива с оболочкой.

1.3.5 Поведение продуктов деления и перераспределение плутония

1.3.6 Физикохимическое взаимодействие между топливом и оболочкой.

1.4 Послереакторные исследования твэлов БР

ВЫВОДЫ ПО АНАЛИЗУ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Объект исследования.
2.2 Методическая база исследований
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА УРАНОВОГО И
СМЕШАННОГО УРАНПЛУТОНИЕВОГО ОКСИДНОГО ТОПЛИВА
3.1 Особенности зеренной структуры топливных сердечников
3.2 Исследование массопсреноса и объемной стабильности топлива
3.3 Микротвсрдость топливных таблеток.
3.4 Состояние кристаллической решетки топливной композиции
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.
ГЛАВА 4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОБОЛОЧЕК С ТОПЛИВНЫМИ СЕРДЕЧНИКАМИ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ.
4.1 Определение основных типов взаимодействия.
4.2 Физикохимическое взаимодействие топливооболочка.
4.2.1 Впутритвэльная коррозия оболочек штатных твэлов.
4.2.2 Коррозия оболочек твэлов из аустенитной стали с оксидным уранплутониевым топливом
4.2.3 Взаимодействие топлива с оболочками из феррнтномартенситной стали
4.3 Механическое воздействие топливного сердечника на оболочку
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.
ГЛАВА 5. СОПОСТАВЛЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБОЛОЧЕК С
РАЗЛИЧНЫМИ ТИПАМИ ВНУТРИТВЭЛЬНОЙ КОРРОЗИИ.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
БЛАГОДАРНОСТИ
ЛИТЕРАТУРА


Кристаллическая решетка диоксида плутония изоморфна с решеткой диоксида урана, вследствие чего их смесь после спекания образует непрерывный ряд твердых растворов. Период кристаллической решетки РО2 равен 0,0, нм . Температура плавления РиОг составляет С 7, . В 1. Соединение РиОг является предельным оксидом, не имеющим устойчивой свсрхстсхиометри ческой формы. Известно 8, что при уменьшении отношения ОРи до 1,1, вероятно появление полуторного оксида плутония , способного привести к неоднородному распределению плутония и топливной матрице. Теоретическая плотность диоксида плутония , гсм3 . Реальная плотность топлива на его основе после спекания может доетшать от теоретического значения. Микротвердссть высокоплотного диоксида плутония с различной величиной исходной пористости при комнатной температуре находится на уровне МПа 7,. Теплопроводность РиС2 составляет от 1,7 до 2,5 втмК1 при С в зависимости от плотности . Средний температурный коэффициент линейного расширения диоксида плутония в диапазоне С равен , Ю1 5. Характерная особенность химического поведения диоксида плутония, в отличие от двуокиси урана, заключается в его полной нерастворимости в концентрированной азотной кислоте. Это свойство используется для оценки гомогенности состава смешанного топлива методами металлографии . Жаропрочные аустенитные нержавеющие стали в предварительно холоднодеформированном х. БР. Выбор этих сталей обусловлен их повышенной стойкостью к радиационному распуханию, требованиями работоспособности в жидкометаллических теплоносителях, коррозионной стойкости в условиях нослереакторного хранения. Известным конструкционным материалом аустенитного класса является американская сталь А1Б 6 п х. Сталь под маркой Э9 в хд. С и предельных повреждающих дозах сна в реакторе РГГК 8. Сообщается , что на твэлах с оболочками из материала АБ 6 Т х. Феникс получена максимальная повреждающая доза 2 сна. Сталь 1. РН1 облучена до повреждающих доз сна , 9. Лидером по радиационной стойкости в этом классе материалов является японская сталь РИС 6 сталь АК 6, модифицированная Р и Т. В составе матсриаловедчсской сборки в условиях реазегора РПР на образцах этой стали, не контактирующих с топливом, получена рекордная повреждающая доза 2 сна при температуре 5 С , 2. Перспективными оболочечными материалами твэлов БР считаются ферритномартеиентные стали. Твэлы с оболочками из стали ЕМ облучены в реакторе Феникс до максимальной дозы сна. Максимальная температура теплоносителя при испытаниях составляла С 9. Химические составы некоторых зарубежных сталей приведены в таблице 1. Таблица 1. Сталь Массовое содержание элемента, масс. АБ 6 0. АК 7 0, 9 0. Та 0. РЫС 6 0. Та 0. Ряд современных отечественных жаропрочных нержавеющих сталей представлен в таблице 1. Кратковременные механические свойства этих материалов иллюстрирует таблица 1. Стали аустенитного класса ЭП2 и ЧС прошли облучение в качестве оболочек твэлов реакторов БОР, БН0, БН0 , , 0. Сталь ЧСИД в х. БН0. В составе опытной сборки она облучена до максимальной повреждающей дозы ,7 сна . Перспективная аустенитная сталь ЭК4 прошла этап предварительного исследования облучение ионами хрома до повреждающих доз 0 сна . БОР 1, а также в материаловедческой сборке в БН0 при дозе 8 спа 1. Таблица . Сталь Содержание элементов, масс. ЭП2У 0, 0, 0,3 0,6 0,5 0,9 ,0 ,5 ,5 ,0 2,5 3,0 0,ОД 9 0,3 0,8 Се 0, расч. ЭК4 0. ОДО 0,1 0,5 Се расч. ЭП0 0, 0, 0,6 0,6 ,0 ,0 0,3 1,2 1,8 0,1 0,3 0, 0, 0,4 расч. Таблица 1. Сталь т С 1 исп ов, МПа ао. ХШ5МЗБ ЭИ7, трубы В X. ХНМЗБР ЭП2, трубы в х. ХНМ2ГТФР ЧС, трубы в х. При температурах выше С происходит заметное испарение оксидного топлива, его перенос через паровую фазу и конденсация в более холодных зонах. Различают несколько явлений в твэле, связанных с испарением массоперенос топлива с поверхности топливного столба на внутреннюю поверхность оболочки при наличии зазора радиальное перемещение технологических пор, сопутствующее перестройке исходной структуры и уплотнению топлива массоперенос вдоль центрального канала, формирующий осевой профиль центральной полости компактного сердечника 5.