Материалы систем управления и защиты

Элемент	, бн	Реакция захвата	Элемент	, бн	Реакция захвата
Ag	62	(n,)	Gd	9000, 46000 – 0.48% изотопа	(n,)
Au	98	(n,)	Hf	105	(n,)
B	755, 4010 – 0.19% изотопа	(n,)	In	190	(n,)
Cd	2330	(n,)	Ir	430	(n,)
Dy	1400, 2600 – 0.28% изотопа	(n,)	Rh	150	(n,)
Eu	4600	(n,)	Sm	5500	(n,)

Бор добывается в виде карбида бора B₄C. Это порошок, и его необходимо заключать в оболочку. Можно использовать сплавы с алюминием или со сталью, но эти материалы очень хрупкие. Иногда добавляется в теплоноситель в виде борной кислоты.

Требования к материалам управления:

1. Максимальное поглощение на всём энергетическом спектре.

2. Механическая, структурная и размерная стабильность.

3. Коррозионная стойкость и прочностной износ в агрессивной среде.

4. Малая масса.

5. Высокие точки плавления.

6. Высокая теплопроводность (для быстрого удаления энергии, выделяющейся при реакции захвата).

Материалы защиты

Предназначены для уменьшения нейтронного потока и тепла до величин, гарантирующих безопасность людей и управляющих и измерительных приборов. Чтобы уменьшить излучение в 10 раз необходимо: воды – 50 см, бетона – 10 см, железа – 5 см, свинца – 3 см. Пример: защита ВВР-440 – активная зона – вода, 95 см – сталь, 2.5 см – бетон, быстрого реактора: активная зона – бериллий, 0.119 – алюминий, 0.229 – железо, 0.013 – вода, 0.117 – вода с железными шариками, 0.238 – вода с железом и свинцом – бетон.

Топливо

Уран имеет три модификации при температурах до 662 С, от 662 до 769 С и от 769 до 11291132 С (температура плавления).

В -фазе у него орторомбическая решётка со сторонами: Å, Å, Å. направление вдоль стороны b – это слабое направление со слабыми связями, a – сильное с сильными, направление c также обладает сильными связями.

В -фазе уран имеет тетрагональную решётку. Å, Å.

В -фазе – объёмноцентрированная кубическая, Å.

Радиационный рост: под воздействием излучения у кристаллов U уменьшается a и увеличивается b. Это приводит к таким явлениям, как жёваность, шероховатость, «апельсиновая корка». Коэффициент радиоактивного роста: . (здесь – изменение размеров, – выгорание).

			(625 C)
	a	–420	36.7
	b	420	–9.3
	c	0	34.2

Рост при цто (циклической термообработке)

С ходства радиационного роста и роста при ЦТО:

1. Размерная и структурная нестабильность.

2. Рост в направлении [010]

Модель роста: точечные дефекты объединяются в диски и вдоль сильного направления (в котором больше атомов на единицу длины) выстраиваются вакансионные диски, а вдоль слабого – межузельные.

Различия:

1. Радиационный рост идет при небольших температурах – до 0.3 , рост при ЦТО – при всех температурах.

2. Радиационный рост сопровождается упрочнением и охрупчиванием, рост при ЦТО – нет.

3. Рост при ЦТО наблюдается только в поликристаллах (идёт выдавливание одних зёрен другими).

4. При ЦТО появляется микропористость.

Распухание урана:

С плавы урана: U-Al, U-Mg, U-Mo, U-Fs (Mo–3.42%, Te–0.99%, Pd–6.30%, Nb–0.01%, Ru–3.63%, Rh–0.47%, Zr–0.1%, U-92% (Fs – «фиссио» – распределение примесей этого сплава близко к распределению осколков деления U²³⁵)).