16 Радиационное доспекание оксидного топлива.

На начальной стадии выгорание топлива до 5000 В результате доспекания уменьшается диаметр топливного столба и высота, слеl-но увеличивается зазор топливо-оболочка, ухудшается т.о. между твэлом т.н., увеличивается температура топливного столба, следовательно дополнительное выделение ГПД(Xe, Kr). Явление радиационного доспекания ограничивает начальную мощность реактора.

Влияние облучения на распределение пор по размерам в нестабильном оксидном топливе. Распределение пористости в нестабильном топливе: 1 – исходная пористость; 2 – начальное уплотнение; 3 – дальнейшее уплотнение; 4 – конечная пористость

Распределение пор может меняться в зависимости от технологии. Но все равно есть мелкие и крупные поры. 90 МэВ осколка деления тратиться на соударение с атомами урана и происходит разогрев топлива и поэтому по его пути возникает термический пик, там температура , но существует очень недолго В этой области получается топливо в жидком и газообразном состоянии под высоким давлением. И пора заполняется жидким топливом и мелкие поры уходят => Количество мелких пор в результате выгорания уменьшается, но только на начальной стадии. Это и есть причина радиационного доспекания топлива, т.к. площадь увеличивается.

Устойчивость мелких пор зависит от давления ГПД внутри пор, чем больше давление, тем больше стабилизация пор.

Доспекание ЯТ зависит от:

Исходной плотности топлива. Она не должна быть слишком низкой

Размеров пор. Доминирование крупных пор, размером более 2-3мкм уменьшает радиационное доспекание

Размера зерен ЯТ. Чем больше размеры ЯТ, тем меньше доспекание. Размеры зерен д.б. >10 мкм

Топливо, имеющее такие хар-ки называется термически стабильным.

Полностью избежать доспекания не удается. Всегда существуют мелкие поры, но их количество может меняться.

17 Радиационная ползучесть оксидного топлива.

О бразуются пузырьки газа. Давление газа в пузырьках ограничивается поверхностным натяжением топлива. Ползучесть – пластичная деформация по влиянием нагрузки и температуры.

Зависимость скорости термической ползучести диоксида урана от температуры и влияние на нее облучения

Скорость термической ползучести маленькая. При Т 1200 ˚ С скорость ползучести топлива не зависит от температуры, а от облучения и сильно распухание.Поэтому несмотря на то, что переферия хрупкая, она подвержена радиационной ползучести, то есть распухание топлива.

18 Перераспределение кислорода и актиноидов в мох-топливе.

1.Перераспределение .В ЯТ высокие температуры и градиенты температур на мм по радиусу, таблетки являются движущей силой, вызывающей перераспределение

Радиальное перераспределение кислорода в МОХ-топливе с различными начальными значениями О/М

Достехиом. Топливо. Распределение, содержащее О по всей таблетке одинаково. При выгорании начинается миграция кислорода от центра к периферии.

Застехиом. Топливо. О мигрирует от края к центру. Это приводит к градиенту концентрации кислорода по радиусу топливного столба => Градиент свойств. Это ухудшает рабочие характеристики топлива, это надо учесть при эксплуатации а.з.

2.Перераспределение Pu

Радиальное перераспределение плутония в МОХ-топливе с 30 % PuO₂ и различными исходными значениями О/М в твэлах с разной линейной мощностью

Увеличение концентрации плутония вблизи центральной полости приводит к росту температуры в ее окрестности. Для того, чтобы она не превышала температуру плавления смешанного оксида, линейная мощность твэла должна быть уменьшена на величину, доходящую до 130 Вт/см, что означает ухудшение тепловых характеристик топлива на ~25 %. Перенос актиноидов в оксидных сердечниках твэлов быстрых реакторов осуществляется главным образом в результате миграции пор. Основными механизмами, вызывающими миграцию поры, являются поверхностная диффузия и массоперенос вещества за счет механизма испарение – конденсация в поле градиента температур. При наличии градиента температуры в поре более летучий актиноид испаряется в большем количестве на горячей стороне поры и конденсируется на холодной. В результате, концентрация менее летучей компоненты на холодной стороне поры уменьшается и увеличивается на горячей. После начального нестационарного периода при движении поры происходит незначительное разделение актиноидов. Начальный избыток более летучего компонента оксида остается в точке начала движения поры, а избыток менее летучей компоненты движется вперед вместе с порой. Перераспределение, связанное с миграцией пор, заключается в довольно однородном обеднении плутонием всей области столбчатых зерен и сильном обогащении плутонием области вблизи центральной полости, где все поры оставляют избыточный плутоний. Отрицательные пики концентрации плутония в точках начала движения каждой из пор равномерно распределены по топливу вследствие того, что исходная пористость также распределена в нем беспорядочно. Перераспределение актиноидов, связанное с движением пор, прекращается, как только все поры достигнут центральной полости. В твэлах с высокой удельной мощностью этот процесс заканчивается примерно через 100 часов. Pu равномерно распределен. Наличие градиента вызывает перераспределение Pu только в зоне столбчатых кристаллов. В центре концентрация увеличивается, что вызывает разогрев топлива, а также влияет на коэфф. Доплера, что влияет на коэфф. размножения. Перераспределение Pu вызвано неконгруэнтным характером испарения топлива в порах, находящихся в хоне столбчатых кристаллов.

Перераспределение Pu:

Увеличение температуры центральной части топливного столба и влияет на коэфф. Доплера.