Самое распространенное в реакторостроении горючеНаибольшее распространение в реакторостроении получило горючее в виде двуокиси урана, имеющей высокую температуру плавления (2800° С) и выдерживающей высокое выгорание горючего без значительного распухания и изменения геометрических размеров. Тепловыделяющие элементы с горючим из двуокиси урана широко используются во многих реакторах. Твэлы из спеченной двуокиси урана применены, например, в реакторах Ново-Воронежской АЭС и Белоярской АЭС им. И. В. Курчатова. При высокой температуре горючего двуокись урана становится проницаемой для газообразных продуктов деления. Выход продуктов деления из двуокиси урана представляет собой сложный процесс и может быть обусловлен различными механизмами, в частности диффузией. Несмотря на большое количество проведенных исследований выхода газообразных продуктов деления из двуокиси урана, многие факторы, влияющие на процесс выхода, изучены еще недостаточно. Поэтому расчетные данные не обладают большой точностью и наиболее достоверные сведения по выходу продуктов деления из данного типа твэла или ЭГЭ необходимо получать экспериментально при испытаниях в реакторе. Тем не менее имеющиеся в настоящее время экспериментальные данные позволяют сделать вывод, что при высокой температуре горючего порядка 1700—2000° К газообразные продукты деления интенсивно выделяются из горючего. Так, в работе отмечено, что при температуре большей 2000° К из горючего может выделиться около 90% газообразных продуктов деления.Накопление газообразных продуктов деления при длительном облучении горючего (выгорание около 1% или больше) приводит к изменению геометрических размеров горючего — свеллингу. Рассмотрим зависимость увеличения наружного объема образцов из двуокиси урана длиной 25,4 и диаметром 5,33 мм от выгорания при различных температурах. Вдоль оси образцов имелось осевое отверстие небольшого диаметра. Горючее заключено в оболочку толщиной 0,5 мм из сплава—26% Re (Ренийы). При температуре до 1600° С и выгорании до 1020 делений на кубический сантиметр увеличение наружного объема вследствие свеллинга менее 5%. С увеличением температуры увеличение наружных размеров значительно возрастает. Послерадиационный анализ показал, что при температурах горючего больших 1600° С выделение газообразных продуктов деления из двуокиси урана приближается к 100%. Большая скорость свеллинга при высоких температурах горючего при одновременно большом (около 100%) выходе газообразных продуктов деления из горючего, вероятно, свидетельствует об образовании газовых пузырьков, вызывающих свеллинг. Для уменьшения скорости свеллинга имеются в принципе две возможности: использовать материалы, удерживающие газообразные продукты деления и компенсирующие давление газа поверхностным натяжением, или, наоборот, облегчать выход газообразных продуктов деления из горючего. Использование керметного горючего с малым диаметром зерен двуокиси урана приводит к увеличению степени удержания газообразных продуктов деления. Однако при больших выгораниях, вероятно, более перспективный метод борьбы со свеллингом — облегчение выхода газообразных продуктов деления из горючего. Эксперименты показали, что увеличение пористости горючего приводит к меньшей скорости свеллинга. Выход газа из горючего можно облегчить с помощью напыления на частицы горючего специального покрытия. При этом размеры частиц и толщина покрытия, а также материал покрытия должны быть такими, чтобы большая часть газообразных продуктов деления удалялась из горючего в результате диффузии. Создание специальных вентиляционных каналов в горючем, облегчающих отвод газообразных продуктов деления, позволит уменьшить давление газа и тем самым снизить скорость свеллинга. Это интересно: среди металлопроката самым востребованным и популярным видом является нержавейка, то есть устойчивый к коррозии и воздействию различных кислот лист нержавеющий, который может изготавливаться, как холодной, так и горячей прокаткой на любых металлургических производствах. |
||
