Смешением порошков диоксидов урана и плутония.

смешанного порошка диоксидов урана и плутония на стадии соосаждения по AUPuC-процессу. Эта схема была реализована в MIMAS-процессе, рис.5. Кроме того, значительное внимание уделялось процессу смешения исходных порошков, что нашло отражение в названии MIMAS-процесса – Micronization Master Blend. На рис.6 представлена технологическая схема отечественного производства МОХ-топлива из смеси порошков диоксида урана и диоксида плутония. Усовершенствование методов смешения порошков диоксидов урана и плутония привело английскую фирму к разработке технологической схемы, получившей название – процесс. Основу этой технологической схемы составляет узел размола и смешения порошков, в котором задействованы процессы механоактивации, производимые в мельницах под названием Attritor. Технологическая схема представлена на рис.7.

Рис.7. Принципиальная технологическая схема производства МОХ-топлива

На установке mdf и на заводе smp в Селлафилде

12.12. Работоспособность твэлов тепловых реакторов с (u,Pu)o2 топливом.

Реакторные и послереакторные испытания МОХ-топлива показали его более высокую работоспособность, чем UO₂- топлива.

Испытания под облучением образцов 80 вес.%UO₂ + 20 вес.% PuO₂ показали, что их стойкость существенно не отличается от стойкости UO₂.

Загруженные таблетки из МОХ-топлива выдерживали выгорание в 100 000 Мвт^.сутки/т.

Макро- и микроструктура, трещинообразование, газовыделение имели сходный характер с UO₂. Добавление PuO₂ не оказывало большого влияния на теплопроводность UO₂.

Также как и для топлива из UO₂ при выгорании смешанного топлива происходит образование внутреннего центрального канала с перераспределением топливной массы на периферию таблетки.

При облучении образцов с низкой плотностью, 65-75% от теоретической, наблюдалось их уплотнение и доспекание.

Было установлено, что взаимодействие уран-плутониевого топлива с оболочкой твэла происходит менее интенсивно, чем для уранового топлива.

Имеются данные о меньшем распухании смешанного топлива по сравнению с урановым. Температура плавления топлива с 5% PuO₂, на 20С ниже, а термическое расширение на 1% выше, чем у UO₂.

Температура плавления смешанного топлива снижается с увеличением глубины его выгорания. Экспериментально установлено, что при выгорании 100 000 Мвт^.сутки/т температура плавления смешанного топлива снижается на 100С с ~ 3000 К до ~ 2900 К. На изменение температуры плавления оказывает влияние также накопление продуктов деления и изменение массовой доли плутония в облученной композиции. По мере увеличения выгорания и накопления продуктов деления темп снижения температуры плавления снижается.

Противоречивые данные по выходу газообразных продуктов деления. По данным фирмы BN выход ГПД из таблеток с (U,Pu)O₂- топливом, полученным механическим смешением порошков оксидов, больше, чем у таблеток из UO₂. Одной из основных причин является низкая гомогенность такого топлива.

При облучении гомогенного топлива, полученного по AUPuC-процессу, до выгораний 27000 МВт сутки/т выход ГПД оказался на том же уровне, что и для уранового топлива.

Имеются данные по поведению гранулированного смешанного топлива в виброуплотненных твэлах после облучения. Структура виброуплотненного топлива после облучения характеризуется наличием сформировавшегося центрального отверстия, спеченной зоны во внутренней части сердечника и неспеченной зоны в его внешней части, рис. 8. Спеченная зона характеризуется полной или частичной гомогенизацией топлива. Внешняя граница сформировавшихся столбчатых кристаллов совпадает с границей области полной гомогенизации топлива. Структура неспеченной внешней кольцевой зоны зависит от распределения основных делящихся компонентов ²³⁵U и ²³⁹Pu в исходном грануляте.

Рис.8. Микроструктура смешанного уран-плутониевого топлива после облучения в БН-600 до выгорания 10 % ат.

В местах повышенного содержания плутония и, как следствие повышенной плотности делений и локального выгорания, сформировалась более высокая пористость, и образовалось большее количество продуктов деления.

Радиальное распределение урана и плутония в топливе после облучения отражает процессы гомогенизации и спекания топлива. Во внутренней гомогенизированной области сердечника соотношение плутония и урана отвечает среднему значению после облучения. Внешняя оболочка сердечника представляет собой совокупность отдельных гранул, отличающихся по составу. Первый вид гранул характеризуется высоким содержанием урана, низким содержанием плутония и продуктов деления. Второй вид гранул характеризуется высоким содержанием плутония и низким содержанием урана. Расчетная средняя, на 1% выгорания, массовая доля основных продуктов деления в твэлах с виброуплотненным уран-плутониевым топливом после облучения в реакторе БН-600 до выгорания 10 % ат. представлена в табл.6.

Таблица 6.