3 Свойства урана и его термическая обработка.

Физические св-ва U: Тпл=(низкая температура плавления)

Три полиморфных превращения:

α-U – орторомбическая решетка(сложная).

В высокосимметричных кубических решетках отсутствует радиац рост.

β-U – сложная тетрагональная решетка=>имеет радиационный рост.

γ-U – ОЦК(объектно-центрированная решетка) => не имеет радиац роста.

При фазовых переходах происходит изменение объема U

Плотность урана: β=19.07 г/см^3

U состоит из поликристаллов => при нагреве-охлаждении возникает значительные внутренние напряжения

Теплопроводность U - yизкая, в 10 раз ниже Fe, но среди других видов ЯТ самая высокая, с ростом Т, возрастает.(хотя для объемных Ме падает)

Механические свойства U:

Низкие: α-U близок к чугуну – малопластичный, однако с ростом Т пластичность повышается. β-U – хрупкая фаза урана. γ-U – высокопластичная фаза

Пластичная деформация U при Т < осуществляется главным образом за счет механизма деформации – двойникование, оно не обеспечивает высокой пластичностью деформации. При Т> C доминирует скольжение.

γ-U – низкая прочность(их делают в виде слитков)

Текстура U:

Предпочтительная ориентация кристаллов в металле – текстура. Текстура образуется в U при его пластичной деформации. Наличие текстуры ухудшает радиационную стойкость, поэтому U подвергают термической обработке(закалка) в β фазе, чтобы разрушить текстуру.

Термическая обработка U:

Закалка с тем-рой существования β-U и иногда γ-U. Закалка решает проблемы: Разрушение текстуры=>уменьшение радиационного роста и измельчение зерна U

Для U оптимальный размер зерен:150-200мкм. Их получают, используя закалку.

4 Слаболегированные сплавы урана.

Нелегированный(чистый) U не используется как ЯТ из-за низких механических св-в и низкой радиационной стабильности. Поэтому используются сплавы.

В атомной энергетике используются только сплавы: α-сплавы и гамма - сплавы. Альфа -слаболег.:

1) Нормированный U(мало легирующих добавок)(0.02-0.04)%Fe+(0.08-0.12)%Al

Природный уран – 2000МВт/сут

Нормированный - 4000 МВт/сут

Наличие включений в U повышает механические свойства в 1.5-2 раза. Уменьшают скорость образования, переползания дислокационных петель. Это места рекомбинации радиационных дефектов: смещающих атомов и вакансий, что снижает газовое распухание U.

2) Сикрали F1, F2 α-сплавы(0.08-0.07)%Al, 0.03%Fe, (0.02-0.04)%Si(0.01-0.02)%Cr

Сплавы подвергаются термообработе: закалка и отжиг в течении 3 ч при Т=, так они обладают повышенной радиационной стабильностью.

5 Гамма сплавы урана.

U- 10%Мо

В реакторе имеет решетку ОЦК=> неподвержены радиационному росту.

Все виды ЯТ подвержены газовому распуханию.

1ая в мире АЭС – Белоярская и Белибинская.

γ-сплав используется в БР

т.к. 5%Мо, надо использовать обогащенный U на Белоярской топливо с обогащением 5%.