Нейтронно-физические характеристики[2]. Сечения упругого рассеяния.

Nb

Zr

Ti

У Zr в области тепловых нейтронов значения сечения рассеяния больше, чем у Nb и Ti и примерно равны 10 – 20 барн. У Nb и TI в этой же области сечения примерно равны03 – 5 барн . У Zr самая широкая область резонансов c шириной 10^-4 – 0,5*10^-1 МэВ. У Ti и Nb резонансная область уже чем у Zr и ширина примерно равна 10^-4 – 10^-1 МэВ. В области быстрых нейтронов у всех элементов значения сечений уменьшаются до значений 0,1 – 2 барн.

Сечения радиационного захвата.

Ti

Zr

Nb

В области тепловых нейтронов значения сечений радиационного захвата близки у всех представленных элементов и примерно равны 1 – 10 барн. У Zr самая широкая область резонансов с шириной 10^-4 – 0,5*10^-1 МэВ, у Ti ширина резонансной области составляет 10^-3 – 10^-1 МэВ, у ниобия этой области нет. В области быстрых нейтронов у всех элементов значения сечений понижаются по сравнению с тепловой областью и становятся равными 10^-3 – 10^-2 барн.

Вывод: у данных материалов хорошие теплофизические характеристики, в частности такие как температура кипения и плавления. Также у них достаточно низкое поглощение тепловых нейтронов, а сечения поглощения быстрых нейтронов еще ниже.

Требования к ТВЭЛам

1. Простота конструкции

2. Механическая устойчивость и прочность

3. Слабое поглощение нейтронов

4. Их оболочка не должна взаимодействовать с ядерным топливом, продуктами деления, теплоносителем и замедлителем

5. Геометрическая форма ТВЭЛа должна обеспечивать максимальную интенсивность отвода теплоты теплоносителем от всей поверхности ТВЭЛа, а также гарантировать большую глубину выгорания ядерно‐ го топлива;

6. ТВЭЛы должны обладать радиационной стойкостью;

7. Обладать простотой и экономичностью регенерации ядерного топлива и низкой стоимостью.

Таким образом, актуальной задачей является разработка новых функциональных конструкционных материалов для активных зон и корпусных устройств энергетических ядерных реакторов

Требования к конструкционным материалам

1. Стойкость к радиационному облучению не менее ~100-200 сна (минимизация радиационных повреждений)

2. Коррозионная стойкость

3. Высокие механические свойства

4. Стойкость к повышенным температурам (650 ‐ 750 °С) (повышенная жаропрочность)

5. Снижение наведенной радиоактивности

При разработке новых материалов главной задачей является достижение минимального или допустимого изменения этих характеристик с целью обеспечения требуемой надежности и долговечности элементов конструкции.