Сплавы плутония

1. Путем легирования Pu :AL, Zr,Hf, Ti,Ga удается фиксировать Pu.

Такие сплавы используют для ядерного оружия, так как его удобно обрабатывать. В ядерной энергетике его не используют так как концентрация делящегося нуклида очень велика.

2. Жидкие сплавы Pu. При добавлении в Pu : Fe, Co, Ni температура плавления уменьшается и равна 430-450˚С.

Выше этой температуры сплавы находятся в жидком состоянии. Их используют в гомогенных реакторах, так как не нужны ТВЭЛы. Они не распухают следовательно глубина выгорания довольно высока.

3.Сплавы U-Pu. Можно получить высокий КВ, но только в БР. Но у таких сплавов низкая радиационная стабильность. Из-за большого кол-ва добавок не используются в тепловых реакторах, так как требуется высокое обогащение, а у сплавов низкая глубина выгорания.

4.U – Pu – Fs. Все сплавы, за исключением , не используются. Плутоний в ЯР используется в виде оксида.

11 Общие сведения о керамическом ядерном топливе

-это основной вид топлива для различных реакторов;

-соединение урана и плутония с неметаллами: кислородом, азотом, угреродом;

Такие соединения имеют:

1.Высокосимметричные кубические решетки, сл. Не подвержены радиационному росту и имеют высокое сопротивление распуханию.

2 . Высокие температуры плавлений.

3.Вплоть до температуры плавления, кроме , не испытывают полиморфных превращений.

4. Высокая плотность. Чем выше плотность ядерного топлива, тем выше коэффициент воспроизводства.

5.Высокая совместимость с материалами АЗ, то есть отсутствие физико-химического взаимодействия, особенно с

6.Хорошая совместимость с т.н., с водой, газами.

Отрицательные характеристики:

1.Низкое удельное содержание U И PU в ед.обьеме (по сравнению с металлическим топливом), то есть необходимо увеличить размер АЗ.

2. Низкая теплопроводность у UO2 и снижается с ростом температуры.

3.Сложная техника получения (кроме )

4. UN – высокое сечение захвата нейтронов

12 Физико-механические свойства оксидного топлива.

Температура плавления смешанных уран-плутониевых оксидов

В лияние выгорания на температуру плавления смешанного оксидного топлива

, может быть как дефицит так и избыток кислорода по сравнению с

, - застехиометрические оксиды.

, - достехиометрические оксиды.

В достехиометрических оксидах при дефиците кислорода в его решетке имеются вакансии.

В достехиометрических оксидах смешанного топлива может быть , ,.

В застехиометрических оксидах избыток кислорода и атомы кислорода влезают в межузлия кристаллических решеток ,,

13 Теплофизические свойства оксидного топлива.

Основной вклад в теплопроводность вносит фононная составляющая (фонон – квант энергии колебаний решетки), электронная и радиационная составляющие.

Ф акторы влияющие на телопроводность 1.температура .

Теплопроводность UO₂: 1 – фононная составляющая теплопроводности UO₂; 2 – электронная составляющая теплопроводности UO₂; 3 – полная теплопроводность UO₂

2. Нестехиометрия.

Т емпературная зависимость теплопроводности UO_2+x от нестехиометрии (0 ≤ x ≤ 0,102)

Максимальной λ обладает U стехиометричного состава.Отклонение от стехиометричности вызывает снижение λ.

3.Пористость.

З ависимость теплопроводности диоксида урана от плотности

Максимальной λ обладает диоксид урана со 100% плотностью, то есть при отсутствии пор. Но при = 100% происходит быстрое распухание, поэтому изготавливют с = 96 % и пористостью 4%. Введение , Pu снижает (UPu).

С ростом t λ падает. Чем больше , Pu , тем ниже λ.