Лекция 11. Поведение ядерного керамического топлива под облучением

 

Лекция 11.

Поведение ядерного керамического топлива под облучением.

Влияние облучения на свойства керамического ядерного топлива.

- интегрального потока нейтронов; - энергии нейтронов; - выгорания;

Первоначально расплавленная зона (столбчатая кристаллическая структура, образовавшаяся при застывании);

Столбчатая кристаллическая структура, образовавшаяся при миграции пустот;

После образования столбчатой кристаллической структуры;

До образования столбчатой кристаллической структуры;

Центральная полость;

При низкотемпературном облучении, до 870°С, дозой до 2.1022 делений/см3 заметного изменения в структуре спеченного UO2 не наблюдалось. Облучение уплотненных, но не спеченных порошков UO2 в твэлах при температурах… Размерная стабильность UO2 зависит от температуры в центре сердечника. Если температура в центре сердечников ниже…

Таблица 1.

Концентрация продуктов деления в урановом и плутониевом топливе при выгорании

Тяжелых атомов и последующем хранении в бассейне в течение одного года.

Важным следствием накопления продуктов деления в сердечнике твэла является снижение его теплопроводности и температуры плавления топлива. Под действием облучения при низкой температуре в поликристаллическом материале… Более существенные изменения структуры UO2 происходят при продолжительном облучении в результате взаимодействия…

Белого цвета (белые фазы).

Изменение свойств под действием облучения.

Уменьшение теплопроводности спеченного UO₂ – одно из самых отрицательных последствий облучения. Этот эффект может привести к значительному повышению температуры горючего. Снижение теплопроводности зависит от температуры облучения и глубины выгорания. Зависимости изменения теплопроводности от этих параметров представлены на рис.6 и 7.

 

 

 

 

Рис. 6. Изменение теплопроводности UO₂ при 60°С в зависимости от облучения. Пунктиром дано среднее значение теплопроводности для необлученных образцов.

 

 

Рис.7. Изменение теплопроводности и интегрального параметра в зависимости от температуры облучения.

 

 

После отжига при 900°С происходит почти полное восстановление теплопроводности. Это свидетельствует, что рост термического сопротивления связан в основном с возникновением повреждений в кристаллической решетке материала.

В процессе облучения происходит изменение температуры плавления UO₂. Во всех исследованиях наблюдалось уменьшение температуры плавления по мере выгорания топлива. Для различных образцов скорость уменьшения температуры плавления различна. В табл.2 представлены данные для различных выгораний. В то же время, столбчатые кристаллы UO₂, образовавшиеся после расплавления и охлаждения имеют более высокую температуру плавления, чем такие же кристаллы, не подвергавшиеся облучению.

Таблица 2.

Изменение температуры плавления UO₂ по мере облучения.

Выгорание, % ат.		0,09	1,2	8,5	11,5
Т плавления, °С

 

Высокоплотные образцы UO₂ незначительно меняют электросопротивление при облучении в интервале температур 50-970°С.