1 Понятие о ядерном топливе. Нуклидный и химический состав. Классификация.
ЯТ - вещества, которые содержат делящиеся нуклиды, а также целый ряд других материалов, которые обеспечивают высокую работоспособность ЯТ. Делящиеся нуклиды :уран,плут. сырьевые(воспроизводящие)-уран8,торий9.
В
ЯТ также содержатся легирующие элементы,
чтобы придать топливу необходимые
физические и химические свойства,
повысить стойкость к излучению.(
)
ВПН(Gd,B)(выгорающий поглотитель нейтронов) – его задача- регулирование уровня цепной реакции. Gd – позволяет увеличить глубину выгорания топлива. Выгорание-количество разделившегося нуклида.
В зависимости от содержания и вида делящегося и воспроизводящего нуклида разделяют:
Топливо на природном уране. Не позволяет осуществить большую глубину выгорания
Топливо на обогащ уране: РБМК 1,8%.ВВЭР 3,5-4,2.БР(15-30%)
U-Pu топливо. Топливо для БР, идет воспроизводство ЯТ. Делится Pu, U – воспроизводящий.Также исп-ся в тепловых р-рах, где 5% Pu. Исп-ся для разоружения.
U-Th – топливо. Делится U, а Th – воспроизводящий нуклид. Используется редко из-за жесткого гамма-излучения.
По агрегатному состоянию топливо делится на:
Твердое, Жидкое, Газообразное
1 Наиболее распространено – твердое.
Дисперсное: надёжное, высокое обогащ 90% 235U. Исп-ся в иссл.р-рах.
Микроуглеродное: предохраняет выход ПД из топлива.
2 Жидкие сплавы на основе Pu. Температура испытания 440С, если Pu с легирующими материалами. Они редко исп-ся, т.к. Pu агрессивный.Также солевые расплавы Pu.
3 UF6 – исп-ся для обогащения урана. 56.5С – температура перехода в газ состояние. Очень агрессивное соединение, поэтому как газообразное топливо не исп-ся.
2 Особенности ят. Требования к ят.
Высокая калорийность. 1г 235U=3т угля
При выгорании ЯТ происходит его воспроизводство.
Кв=колич.образован/ колич.разделивш.нуклидов. РБМК=0.8-0.9
ВВЭР=0.5-0.6. БН=1.5
ЯТ выгорает до размеров крит. массы, как правило оно выгорает меньше. (невозможность полного расхода дел.нуклидов),ограничивает выгорание ЯТ. БР=10%. ВВЭР=4-5% - связано не с физикой нейтрона, а с распуханием,накоплением осколков деления.
ЯТ обладает высокой чистотой по примесям, чтобы уменьшить бесполезную потерю нейтронов.
ЯТ можно использовать многократно после его регенерации(удаления продуктов деления и добавления делящихся нуклидов)
ЯТ – радиоактивно и требует особой предосторожности при обращении с ним.
При выгорании ЯТ не происходит потребление кислорода(важно для подводных лодок).
Требование к ят
Высокие ядерно-физические св-ва, т.е. минимальная область паразитного захвата нейтронов.
Высокая радиационная стабильность ЯТ, т.е. сопротивление ЯТ распуханию, радиационному росту.
Высокая теплопроводность
Высокая температура плавления.
Должны отсутствовать фазовые превращения в рабочем интервале температур.
Высокая коррозионная стойкость теплоносителя.
Высокая плотность топлива. Чем выше плотность топлива, тем выше КВ. Высокое содержание делящихся нуклидов в единице объёба.
Топливо должно иметь хорошую совместимость(отсутствие хим.,физ взаимодействия) с оболочкой.
Высокая теплоемкость.
Высокая технологичность.