Концентрация продуктов деления в урановом и плутониевом топливе при выгорании

1% Тяжелых атомов и последующем хранении в бассейне в течение одного года.

Продукт деления	Концентрация ПД, ppm		Продукт деления	Концентрация ПД, ppm
	Урановое топливо	Плутониевое топливо		Урановое топливо	Плутониевое топливо
Криптон	120	60	Олово	32	35
Рубидий	130	60	Сурьма	14	14
Стронций	260	100	Теллур	140	170
Иттрий	180	60	Йод	80	100
Цирконий	1000	650	Ксенон	1050	1150
Ниобий	7	7	Цезий	960	950
Молибден	890	790	Барий	390	310
Технеций	220	210	Лантан	290	260
Рутений	480	800	Церий	690	630
Родий	130	230	Празеодим	340	260
Палладий	110	580	Неодим	980	870
Серебро	8	80	Прометий	90	110
Кадмий	8	35	Самарий	140	220
Индий	1	4	Европий	20	40

Важным следствием накопления продуктов деления в сердечнике твэла является снижение его теплопроводности и температуры плавления топлива.

Под действием облучения при низкой температуре в поликристаллическом материале наблюдается увеличение периода решетки, свидетельствующее о ее деформации. Средняя величина деформации составляет 0,16%. Причиной расширения решетки является образование вакансий и промежуточных атомов, образующихся в результате столкновения с бомбардирующими осколками и первичными смещенными атомами. Первоначальные размеры решетки восстанавливаются в результате отжига при 200С в течение 18 часов.

Более существенные изменения структуры UO₂ происходят при продолжительном облучении в результате взаимодействия кристаллической решетки с продуктами деления. При этом происходит потеря кристалличности материала – переход его в аморфное состояние.

Обнаружено явление переноса массы через поверхность UO₂ в результате ионизации и нагрева трека осколка в кристаллической решетке UO₂.

Стабильные твердые продукты деления присутствуют в решетке UO₂ в виде катионов внедрения или замещения, а при больших концентрациях выделяются в виде конденсированной фазы. Перемещаются продукты деления, как правило, по границам зерен UO₂. Механизм миграции диффузионный. Скорость диффузии твердых осколков сравнима со скоростью диффузии газовых осколков. На границах зерен происходит конденсация продуктов деления. После низкотемпературного облучения происходит утолщение границ зерен, а облучение при высоких температурах приводит к выпадению фазы белого цвета по границам зерен. На границах зерен наблюдается конденсация Mo, Ba, Rh, Ru, Tc, Nd, Sr, Ce, Cs, Zr, Eu. По радиусу облученной таблетки продукты деления располагаются неравномерно, образуя кольцевые зоны с повышенной концентрацией. При определенных степенях облучения обнаружены осколки деления в виде металлических включений и в виде фаз белого цвета, рис. 5. Количественный анализ белых фаз показал, что они содержат не более 40% U, менее 30% Mo и менее 10% Ru.

Рис.5. Микроструктура UO₂ после 4,6%-ного выгорания. Белые точки – включения