19 Физическое состояние продуктов деления в оксидном топливе.

Спектр ПД, образовавшихся при делении U и Pu неодинаков.

При делении Pu больше выходит Ru, Rh, Pd, Te – благородные редкоземельные металлы

При делении U больше выходит : Nb, X, Zr

Ru, Rh, Pd, Te – слабо окисляются

Nb, X, Zr – сильно окисляются

Физическое состояние ПД в ЯТ

По отношению к физико-химическому взаимоотношению с матрицей ПД подразделяются:

1. ПД растворимые в топливе(лантаноиды, Zr, La)

2. ПД нерастворимые в топливе и образующие самостоятельные оксидные фазы(ZrBaO3, ZrSnO3)

3. ПД, образующие металлические фазы ( Pu, Rh, Pd, Te и Мо) в виде сплавов этих эл-ов

4. Легколетучие ПД: Rb, Cs, Te,I

5. Газообразные ПД: Xe, Kr

6. Осколочный молибден либо в металлическом состоянии, либо в виде оксида.

20 Химическое состояние продуктов деления в оксидном топливе.

Когда осколок деления находится в оксидном топливе, происходит взаимодействие:

Зависимость свободной энергии Гиббса образования оксидов продуктов деления, а так же кислородного потенциала UO_2±x и (U,Pu)O_2±x от температуры

Если свободная Е образования осколка деления меньше кислородного потенциала топлива при заданной температуре, то это ПД присутствуют в топливе только в виде оксида. Если наоборот, то это ПД присутствуют только в металлическом состоянии. ПД взаимодействуют между собой, их химия очень схожая. Осколочный Cs, выход которого в 2 раза больше выхода I, образует соединение CsI. Также образутся CsI причина выхода из строя твелов, т.к. CsI рассеивается, образуется I(газ) => растрескивание(коррозионное) Zr оболочек твэла.

21Миграция продуктов деления в оксидном топливе.

Легколетучие ПД концентрируются в зазоре топливо-оболочка. Это Cs, J и т.п.

Металлическая фаза располагается по границе зерен: сплав: Mo с Ru, Rh,Pd,Te

Оксидные соединения располагаются по границе крупных столбчатых кристаллов(BaZrO3, SrZrO3)

В холодной хрупкой области, ПД присутствуют в атомарном состоянии и не образуют самостоятельных фаз.

22 Изменение кислородного потенциала оксидного топлива при его выгорании.

При распаде топлива образуется избыточный кислород, т.к. не все ПД могут бразовать оксиды. Этот О2 растворяется в матрице топлива и его концентрация все время растет => кислородный потенциал тоже увеличивается. По мере выгорания увеличивается нестехиометрия, пока не будет достигнуто (U,Pu)O2.00, потом происходит скачок и выходит на const, т.к. при увеличении нестехиометрии более 2.00 начинается окисление осколочного молибдена. В области достехиметрии осколочный Mo находится в металлическом состоянии. Потом кислородный потенциал повышается и Mo начинает окислятся.

На оболочке твэла есть кислотный потенциал, если он меньше топлива, то оболочка будет окисляться(ВВЭР).

23 Взаимодействие топлива и продуктов деления с оболочкой твэла быстрого реактора из нержавеющей стали.

Два вида взаимодействия с оболочкой твэла:

Равномерная коррозия не представляет особой опасности. Интеркристаллитная коррозия- идет по границам зерен и образуются глубокие зоны интеркристаллитной коррозии. Они идентичны надрезам, что снижает механические свойства твэла. Она зависит от температуры, или , глубины выгорания.

Достехиометрические смеш оксиды существенно меньше подвержены интеркристаллитной коррозии. Поэтому в БР используется (U, Pu)

Интеркристаллитная коррозия возр-ет с ростом глубины выг до 50000

Потом она практически не меняется на эту коррозию влияет Cs, I, Te

Зависимость глубины межкристаллитной коррозии оболочки из коррозионно-стойкой стали твэла быстрого реактора с сердечником из МОХ-топлива от: а – величины нестехиометрии; б – температуры облучения; в – глубины выгорания.