Лекция 11.
Поведение ядерного керамического топлива под облучением.
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;
Таблица 1.
Концентрация продуктов деления в урановом и плутониевом топливе при выгорании
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.