30) Керамикалық және дисперсті ядролық отындардың түрлерін атап көрсетіңіз және оларды салыстырыңыз.
Ядролық отын дегеніміз ядроның нейтронның әсерінен бөлініп, энергия беретін әлемент. Ядролық отын үш түрге бөлінеді: керимакалық, металдық және дисперсті. Уран, торий, плутонийдің метал еместермен байланысын көбінесе керамикалық ядролық отын деп атайды. Олардың балқу температурасы жоғары, қармау қимасы төмен, сәулелендіру кезінде берік болып келеді. Жоғары температуралы реакторларда керамикалық ядролық отын кеңінен қолданылады. Қолданылатын материалдарды үш түрге бөлуге болады: 1) керамика құрамында уран, плутоний, торий негізіндегі тотықтары; 2) тотықсыз керамикалық материалдар: карбидтер, нитридтер, сульфидтер, фосфидтер; 3) графитті матрицада дисперлинген керамикалық материалдар. Дисперсті фаза ретінде уранның, плутонийдің, торийдің немесе олардың қоспаларының кез келген байланысы бола алады. Тотыққан материалдардың ішінде уран двуокиси кеңінен қолданылады. Кемшілігі жылуөткізгіштігі төмен. Дисперсті ядролық отын активсіз матрицада орналасқан. Ядролық отынның әрбір бөлшегін микроэлемент ретінде қарастыруға болады және матрица қабыршақ ролін атқарады. Дисперсті ядролық отын матрица материалымен сәйкес болу керек және беріктілігі жоғары болу керек. Матрицаның материалы жоғары беріктілік және пластикалық қасиетке, жылу өткізгіштігі жақсы, коррозияға берік және твэл қабықшасының материалымен сәйкес келу керек. Матрица ретінде Al, Mg, Zr, Be, W, тотықпаған болат қолданылады. Дисперсті жүйе ретінде әйнекті талшық қолданылады.
Ядролық отын үш түрлі болады: металдық, керамикалық және дисперстік.
31. Жылу шығарғыш элемент(твэл).
Жылушығарғыш элемент құрамында ядролық отыны бар реактордың активті зонасының конструктивті элементті болып табылады. ТВЭЛда ауыр ядролардың(233U, 235U, 239Pu) бөлінуі жүреді, нәтижесінде жылутасығышқа жылулық энергия беріледі. ТВЭЛ отындық сердечник, қабыршақ және соңғы детальдардан тұрады. Твэл қабыршағының материалы жоғары коррозиялық, эррозиялық және термиялық берік болу керек. Твэл типі реактордың типі мен және жылутасығыштың параметрімен анықталады. ТВЭЛді пішіні бойынша цилиндрлік, стержндік, сақиналық, ленталық, шар тәрізді, призма тәрізді және т.б. Твэл жылудың отыннан жылутасығышқа сенімді берілуін қамтамасыз етеді. Твэл таблетка түрінде ядрлық отынмен толтырылған трубка түрінде болады. Қазіргі кезде көптеген реакторларда твэл диаметрі 9.1-13.5 мм және ұзындығы бірнеше метр стержень түрінде болады. ТВЭЛ сенімді жұмыс жасау үшін бірнеше талаптар қойылады: материалдың дұрыс таңдалуы, жылутасығыштың дұрыс таңдалуы, қарапайым және бағасы төмен болу керек твэлдің, ядролық отынды регенирациялау мүмкіндігі және қарапайымдылығы, твэл материлдары жоғары тазалықта және құрамында қоспа болмауы керек, твэл мен отын бір біріне үйлесімді болу керек.
32) Активті зонаның конструкциялық материалдарына шолу жасап, соның ішінде берилийге тоқталып, сипаттама беріңіз. Берилийдің сипаттамаларын және қасиеттерін бағалаңыз. Берилийдің радиациялық және коррозиялық тұрақтылығын бағалаңыз.
Активті зонаның конструкциялық материалдары
Берилий
Графит
Бақылаушы стержендер
Магний және оның қоспалары
Альюминий және оның қоспалары
Цирконий және оның қоспалары
Бериллий(лат. Beryllіum), Ве — элементтердің периодтық жүйесінің ІІ тобындағы химиялық элемент, атомдық нөмірі 4, атомдық массасы 9,0122, жеңіл, ашық сұр түсті металл. Тұрақты бір изотопы (9Ве) бар. Бериллий алюминийден жеңілірек, тығыздығы 1,816 г/см3, балқу температурасы 12840С, қайнау температурасы 24500С. Нейтрондарды қармау қимасы аз болғандықтан ядролық реакторларда баяулатқыш және шашыратқыш материал ретінде қолданылады. Берилий өте қымбат материал, оның бағасы алюминий, болаттан 10 есе қымбат. 1513 К температураға дейін берилийде аллотропиялық ауысулар болмайды. Берилий және оның қоспалары улы болып келеді.
Берилий радиация себебінен келесі реакциялар жүреді және газдық өнімдер бөлінеді:
Гелий және тритий кристалдық торларда жиналып газдық үлкею туғызуы мүмкін. Олар берилийдің пластикалық қасиеттерін төмендетеді.
Берилийге қоспа ретінде Al және Zr қолданылады.
Берилий оксидін шашыратқыш ретінде қолданады. Изолятор болып табылады.
Берилийдің механикалық қасиеттері, әсіресе пластикалық қасиеті температураға өте тәуелді.
