Продукт деления | Концентрация ПД, ppm | Продукт деления | Концентрация ПД, ppm | ||
Урановое топливо | Плутониевое топливо | Урановое топливо | Плутониевое топливо | ||
Криптон | Олово | ||||
Рубидий | Сурьма | ||||
Стронций | Теллур | ||||
Иттрий | Йод | ||||
Цирконий | Ксенон | ||||
Ниобий | Цезий | ||||
Молибден | Барий | ||||
Технеций | Лантан | ||||
Рутений | Церий | ||||
Родий | Празеодим | ||||
Палладий | Неодим | ||||
Серебро | Прометий | ||||
Кадмий | Самарий | ||||
Индий | Европий |
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 наблюдается увеличение периода решетки, свидетельствующее о ее деформации. Средняя величина деформации составляет 0,16%. Причиной расширения решетки является образование вакансий и промежуточных атомов, образующихся в результате столкновения с бомбардирующими осколками и первичными смещенными атомами. Первоначальные размеры решетки восстанавливаются в результате отжига при 200°С в течение 18 часов.
Более существенные изменения структуры UO2 происходят при продолжительном облучении в результате взаимодействия кристаллической решетки с продуктами деления. При этом происходит потеря кристалличности материала – переход его в аморфное состояние.
Обнаружено явление переноса массы через поверхность UO2в результате ионизации и нагрева трека осколка в кристаллической решетке UO2.
Стабильные твердые продукты деления присутствуют в решетке UO2в виде катионов внедрения или замещения, а при больших концентрациях выделяются в виде конденсированной фазы. Перемещаются продукты деления, как правило, по границам зерен UO2. Механизм миграции диффузионный. Скорость диффузии твердых осколков сравнима со скоростью диффузии газовых осколков. На границах зерен происходит конденсация продуктов деления. После низкотемпературного облучения происходит утолщение границ зерен, а облучение при высоких температурах приводит к выпадению фазы белого цвета по границам зерен. На границах зерен наблюдается конденсация Mo, Ba, Rh, Ru, Tc, Nd, Sr, Ce, Cs, Zr, Eu. По радиусу облученной таблетки продукты деления располагаются неравномерно, образуя кольцевые зоны с повышенной концентрацией. При определенных степенях облучения обнаружены осколки деления в виде металлических включений и в виде фаз белого цвета, рис. 5. Количественный анализ белых фаз показал, что они содержат не более 40% U, менее 30%Mo и менее 10% Ru.
Рис.5. Микроструктура UO2 после 4,6%-ного выгорания. Белые точки – включения