33. Модели механизмов радиационного повреждения.

В результате облучения материалов ядерных реакторов быстрыми нейтронами возникают локализованные дефекты решетки, т.е. нарушение ее кристаллической структуры.

1. Модель атомных смещений. Выбитый атом смещается из своего равновесного положения или меняет регулярное положение в решетке в результате первичного и вторичного соударения с быстрыми нейтронами (или тяжелыми частицами) и атомами. Энергия, передаваемая нейтроном атому при упругом соударении, может значительно превосходить значение, необходимое для смещения атома в материале атомного реактора. Во многих случаях кинетическая энергия, переданная смещенным атомам, так велика, что они производят в свою очередь вторичные выбитые атомы при упругих столкновениях с ними. Наконец, междоузельные атомы останавливаются в междоузельных положениях и вместе образуют пик смещения.

2. Модель температурного или теплового пика. Осколок деления обычно растрачивает всю свою энергию, а быстрый нейтрон теряет большую долю энергии за счет упругих взаимодействий в очень малой области материала. В этой области в результате быстрого локального разогрева (из-за диссипации в ней энергии) и быстрого охлаждения (из-за быстрого рассеяния тепла и диффузии) смещенные атомы образуют температурный или тепловой пик в зависимости от числа атомов с повышенным колебательным возбуждением.

3. Модель пика смещения. Область, в которой после диссипации кинетической энергии останавливается в междоузельных положениях очень большое число смещенных атомов и вакансий, составляет пик смещения. Модель пика смещения тесно связана с моделью атомных смещений

4. Модель замещающих соударений. После соударения движущегося междоузельного атома с регулярным атомом налетающий атом падает в вакансионное положение и там диссипирует избыточную энергию в виде колебаний решетки. Происшедший в результате этого соударения и замедления обмен движущегося междоузельного атома с атомом в регулярном положении называют замещающим соударением.

34. Карбид урана.

Существует три карбида урана: UC, U2C3, UC2, которые можно рассматривать как карбидное топливо. Среди них наибольший интерес представляет монокарбид урана UC. По сравнению с металлическим урановым топливом и оксидным урановым топливом, UC часто считается идеальным потенциальным. UC имеет изотопную гранецентрированную кубическую структуру (типа NaCl) и не обнаруживает фазовых превращений вплоть до температуры плавления. Он характеризуется более высокой плотностью атомов урана и более высокой теплопроводностью, чем UO2. Так же, и в случае UO2, температура плавления, объемная плотность и теплопроводность UC главным образом зависят от методов порошковой металлургии, атмосферы и температуры спекания и технологии производства карбидного топлива. Благодаря более высокой плотности атомов урана и более высокой теплопроводности применение UC вместо UO2 может позволить: укрупнить тепловыделяющие элементы, что желательно для снижения стоимости их изготовления, увеличить плотность энерговыделения или повысить уровень удельной мощности и сократить размеры оборудования первых контуров ядерных реакторов, такого как корпус реактора, система трубопроводов и т.д. Кроме того, твэлы с UC должны обладать хорошей термической и радиационной стабильностью. Топливные таблетки из UC подвержены наибольшему растрескиванию и характеризуются умеренными радиационным распуханием и выделением газообразных продуктов деления.