10. Технология изготовления порошка uo2. Производство изделий из компактной двуокиси урана и требования к ним. Терморадиационная стойкость и совместимость.

Компактная UO₂ получается либо холодным прессованием с последующим спеканием для повышения плотности и прочности, либо набивкой порошка двуокиси в оболочку ТВЭЛа с последующим уплотнением. При прессовании в кач-ве связующего компонента используют парафин, полиэтиленгликоль и др. орган. соединения. Уплотнение порошка двуокиси в оболочке ТВЭЛа осуществляют методом вибрации, прессованием или совместным выдавливанием с оболочкой. Радиационная стойкость. Для ядерного горючего существенным является изменение его свойств и размеров при облучении (распухание и связанное с этим изменение объема). Центральные зоны таблеток U0₂ нагреты до более высокой тем­пературы и подвергаются существенно большему тепловому расшире­нию по сравнению с оболочками и наружными слоями таблеток UО₂. В силу этого могут развиваться напряжения и деформация вдоль оси твэла. В целом двуокись урана допускает высокие степени выгорания без заметного распухания и нарушения геометрических размеров твэлов. При облучении снижается и без того малая теплопроводность двуокиси урана. Низкая теплопроводность и обусловленные ею высокие термические напряжения вследствие большого градиента температуры могут вызвать растрескивание двуокиси урана. Совместимость. Одной из важных характеристик ядерного горючего является совместимость с материалом оболочек. Двуокись урана не реагирует с водой при 573 К. При температуре 773 К в воде растворяется 0,005% двуокиси урана. В соляной кислоте и щелочи двуокись урана не растворяется, но реагирует с царской водкой, азотной и плавиковой кислотами. Двуокись урана при комнатной температуре окисляется слабо. Хорошая стойкость с СО₂ (до 1173К), Na-K (до 873К), нет взаимодействия с W (до 2273К), нержавеющая сталь (до 1673К), относительно медленное взаимодействие с Al (до 773К), Zr (до 873К), C (до 1573К).

11. Оксиды плутония и тория, смешанные оксиды, их свойства, достоинства и

недостатки.

PuO₂: в виде твердого р-ра с UO₂ применяется для изготовления ТВЭЛ реакторов на быстр. n с расширенным воспроизводством. Коэф-т линейного расширения сравним с коэф-том теплового расширения UO₂. Радиац. стойкость близка к стойкости UO₂. ThO₂: сходен с UO₂. Высокая температура плавления, не окисляется на воздухе, хрупкий материал, теплопроводность незначительна и с увелич t падает. Горючее в виде смеси UO₂ и ThO₂ имеет большое значение для реакторов с уран-ториевым циклом.

12. Карбидное топливо и его свойства.

В кач-ве ЯГ могут исп-ся карбиды делящих материалов. UC: UC считают одним из перспективных ядерных материалов в связи с высоким содержанием в них горючего (на 30% больше, чем в двуокиси урана) и повышенной теплопроводностью (в 8-10 раз больше, чем у двуокиси урана). Использование UC позволяет при сохранении загрузки активной зоны увеличивать тепловыделение, снижать газовыделение и t в центре твэла. Обладает хорошей радиационной стойкостью при высокой t и большом выгорании. (ρ=13,63г/см3. σ_а=3,85барн). В углекислом газе окисляется при 773 К до закиси-окиси урана. UC с большой скоростью реагирует с водой при температуре 293-333 К. UC₂: UC₂ имеет меньшую плотность по уранy,чем монокарбид, и претерпевает аллотропическое превращение при температуре 2103 К. Стойкость дикарбида на воздухе и в углекислом газе близка к стойкости монокарбида. Взаимодействие дикарбида с большинством конструкционных материалов начинается при температуре более высокой, чем у монокарбида. Теплопроводность дикарбида близка к теплопроводности монокарбида и возрастает с увеличением температуры.