14 Механические свойства оксидного топлива.

Зависимости пределов прочности и упругости и величины общей пластической деформации диоксида урана от температуры

У величение обусловлено тем, что при охлаждении в таблетке увеличиваются напряжения, а при нагреве уменьшаются. В керамических материалах при высоких температурах возникает хрупко-пластичный переход, при t еше выше керамика становится еще пластичней и увеличивается

Модель механического состояния оксидного топливного сердечника твэла при облучении его в реакторе. Топливо делится радиально на зоны, соответствующие хрупкому, полухрупкому и пластичному состояниям материала: 1 – внешнее кольцо с трещинами; 2 – соединяющее кольцо; 3 – оболочка; 4 – область пластического поведения

Хрупкая область содержит много трещин, это плохо, так как при их образовании усиливается образование газообразных продуктов деления. Чем больше хрупкая область , тем больше выделение ГПД в активную область твела. Увеличение распухания вызвано радиационной ползучестью.

1 5 Эволюция структуры оксидного топлива при его выгорании.

Влияние выгорания на кислородный потенциал, степень окисления молибдена и валентность плутония в МОХ-топливе состава (U_0,85,Pu_0,15)О_1,96

При выходе на мощность реактора, когда увеличивается линейная мощность ТВЭЛа ( кол-во тепла с 1 см ТВЭЛа) 70Вт/ см происходит образование трещин в таблетке.При линейной мощности 250 Вт/см происходит фрагментация таблетки, то есть разделение ее а мелкие части, а при 300 Вт/см происходит смещение фрагментов относительно друг друга. При более высокой линйной мощности происходит перестройка структуры таблеток: в центре образуется отверстие (центральный канал) и длинные кристаллы (солнечная структура), потом идет зона крупных расноосных кристаллов, на периферии сохраняется зона исходных кристаллов.

Центральный канал образуется из-за миграции пор под воздействием механизма испарение- конденсация.Миграция пор идет только из зоны столбчатых кристаллов.

П ерестройка структуры происходит в начальный момент выгорания топлива, в первые часы или дни.

Схематическое изображение перемещения линзообразной поры в оксидном топливе при наличии градиента температуры (δ – шиирна поры; v_p – скорость поры; J – поток молекул матрицы

Вследствие высоких температур в окрестности поры возникает градиент температур.В зоне столбчатых кристаллов происходит миграция пор по механизму испарение – конденсация: испарение топлива на более горячей и осаждение на более холодной. Поры перемещаются к центру и образуется центральное отверстие. При движении пор, края последних образуют границы столбчатых зерен. Перестройка структуры зависит от линейной мощности ТВЭЛа. Если выгорание В / сут · т, то происходит образование краевой зоны.С увеличение глубины выгорания толщина КЗ возрастает.

Характеристики rim – зоны:

1.Имеет высокую концентрацию мелких пор.

2.Сильное измельчение зерен.

3.Концентрация PU выше чем в среднем по таблетке.

4.Концентрация продуктов деления выше, чем по таблетке, вследствие более глубокого выгорания топлива в КЗ.