КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Требования к плотности и толщине защитных слоев покрытий микросфер
Нанесение многослойных покрытий. В настоящее время для высокотемпературных реакторов с газовым охлаждением предложено в качестве твэлов использовать шаровые уран-графитовые твэлы на основе микротвэлов с кернами из диоксида урана, покрытыми защитными слоями пироуглерода и карбида кремния. Используемые микросферы диоксида урана в таких твэлах могут насчитывать до 5-6 слоев покрытий из высокоплотных изотропных слоев РуС и слоя SiC. Исходные микросферы могут быть получены различными методами, в том числе в «золь-гель»-процессе или шликерным литьем. Требования к исходным микросферам для такого топлива, табл. 2, включают размер диаметра 500±50 мкм, коэффициент несферичности (Dmax/Dmin) ≤ 1,05, плотность, близкую к теоретической, кислородный коэффициент КК ≤ 2,005, однородность зерна UO2. Таблица 2. Основные характеристики сферического микротоплива из UO2, приготовленного шликерным литьем и в «золь-гель» процессе.
Для нанесения таких покрытий на микросферы из UO2 используют пиролиз CH4, C2H2, C3H6 в смеси с аргоном, а также смеси состава CH3SiCl3 – H2 – Ar и SiCl4 – CH4 – H2 – Ar. Температура процесса составляет 1300 – 2000°С, преимущественно 1500 – 1600°С. Парциальное давление углеводородов не превышает 50 кПа, а кремний содержащих реагентов – 10 кПа. Осаждение слоев на микросферы проводят в аппаратах псевдоожиженного слоя с коническим газораспределительным устройством. В табл. 3 представлены требования к свойствам покрытий микросфер, а в табл. 4. условия нанесения каждого слоя.
Таблица 3.
Полученные таким образом слои высокотемпературного и низкотемпературного пироуглерода и слой SiC имеют мелкокристаллическое строение с равноосными зернами. Кристаллическая структура PyC определена как графитоподобная, гексагональная, с отсутствием дальнего порядка. Зерна PyC состоят из отдельных кристаллитов размером 0,03 мкм, количество и ориентировка которых определяют форму и размер зерна. Размеры кристаллитов низкотемпературного пироуглеродного покрытия в 5-10 раз меньше, а межслоевое расстояние больше, чем у высокотемпературного покрытия. Покрытия из SiC имеют кубическую структуру с параметром решетки а = 0,4360 нм при плотности 3,20 г/см3. Структура слоев покрытий представлена на микрофотографиях на рис.5-7.
Таблица 4. Условия осаждения покрытий на микросферы из UO2.
Рис. 5. Внешний вид (а) и рельеф поверхности (б) сферических частиц из UO2.
Рис.6. Структура шлифов микротвэлов пяти- и четырехслойной конструкции, ´70
Рис. 7. Микроструктура слоев покрытия: а – изотропный высокотемпературный РуС (´2000); б - изотропный низкотемпературный РуС (´2000); в – SiC (´1000)
Измерение микрообъемов газов и проведенные расчеты показали, что при КК не превышающем 2,001, давление СО в микросфере с покрытиями на начальном этапе облучения составит 2-4 МПа. Кратковременные испытания поведения микротвэлов при температурах 2200°С показали начало разрушений отдельных микротвэлов в течение первых 2-6 часов выдержки. Исходные микротвэлы такой конструкции допускают выдержку при 2100°С в течение 5 часов без их разрушения.
Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 495; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |