Студопедия

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)

Подбор материалов для инертной матрицы

Ядерное топливо с инертной матрицей.

Лекция 17.

Ядерное топливо с инертной матрицей (ЯТИМ) представляет собой керамическое ядерное топливо, равномерно распределенное в инертной, неделящейся матрице. Английское название этого вида топлива IMF представляет аббревиатуру слов Inert Matrix Fuel.

Использование ЯТИМ имеет ряд преимуществ перед традиционным, урановым или МОХ-топливом, заключающихся в следующем:

- позволяет повысить использование оружейного и энергетического плутония;

- увеличить выгорание урана;

- проводить трансмутацию минорных актинидов;

- включать в ядерный топливный цикл торий;

- снизить количество высокотоксичных радиоактивных отходов, подлежащих захоронению;

Учитывая, что главное преимущество ЯТИМ заключается в более полном выгорании делящихся материалов, основное направление развития этого вида топлива заключается в облучении до полного выгорания с последующим захоронением в геологических формациях без переработки ОЯТ.

Работы по созданию ЯТИМ были начаты в 50-60-х годах в США на основе композиций ZrO2 – UO2 и ZrO2 – CaO – UO2. В дальнейшем эти работы были продолжены во Франции, Германии, Италии, Японии, Канаде и др.

К материалу инертной матрицы предъявляется ряд требований, среди которых главным является незначительное поглощение нейтронов или низкое сечение захвата нейтронов. Кроме того, материал инертной матрицы должен:

- иметь высокую температуру плавления (2500-2800°C);

- обладать высокой теплопроводностью;

- быть совместимым с делящейся топливной композицией;

- быть совместимым с материалом оболочки твэла;

- иметь плотность более 95% от теоретической;

- не испытывать фазовых превращений в диапазоне рабочих температур ядерной установки;

- не испытывать значительной диссоциации при высоких температурах (аварийные ситуации);

- иметь высокую радиационную стойкость;

- обладать высокой механической прочностью, достаточной упругостью и твердостью;

- иметь низкую растворимость в горячей воде или других теплоносителях;

- сохранять основные свойства в условиях захоронения;

- иметь приемлемую стоимость;

При выборе материалов для инертной матрицы руководствуются также тремя критериями структурной нестабильности.

Структурный критерий заключается в том, что при облучении материалы с кубической кристаллической решеткой остаются стабильными, в то время как с анизотропной, например, гексагональной кристаллической решеткой, аморфизируются.

Критерий типа связи заключается в том, что материалы с высокой степенью ионизации связи более стабильны под воздействием облучения, чем с низкой степенью ионизации и полупроводники.

Температурный критерий – материалы сохраняют кристаллическую структуру, если их аморфная фаза имеет относительно низкую температуру кристаллизации Tкр по сравнению с температурой плавления Тпл. При величине отношения Tкр / Тпл > 0,27 происходит аморфизация материалов при облучении или бомбардировке их тяжелыми ионами. Кроме того, для аморфных материалов может наблюдаться обратный процесс кристаллизации или полигонизации (образование очень мелких кристаллических зерен).

В настоящее время для инертных матриц используют

- оксидные материалы,

- реже нитриды и карбиды,

- в особых случаях металлы.

По фазовому составу могут быть использованы однофазные материалы, например, стабилизированные оксидом кальция или оксидом иттрия циркониевые керамики Zr1-xCaxO2-x и Zr1-xYxO2-x/2, керамики ZrSiO4, Y3Al5O12, MgO, MgAl2O4, или многофазные материалы, например, смеси керамик с керамиками (керкеры) Al2O3 – Zr1-xYxO2-x/2 – MgO или смеси керамик с металлами (керметы) M – Zr1-xYxO2-x/2, где: M – Mo, Cr, Zr и др.

Наиболее перспективными материалами для инертной матрицы являются ZrO2, Y2O3, MgAl2O4, MgO, Y3Al5O12, SiC.

Одно из первых мест по применению занимает оксид циркония, стабилизированный оксидом иттрия или кальция. Это обусловлено кубической кристаллической решеткой флюоритового типа, изоморфной кубическим кристаллическим решеткам UO2, PuO2, ThO2 и CeO2. Недостатком ZrO2 является низкая теплопроводность, которая может быть повышена добавками MgAl2O4.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
 | Осаждение порошков
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-04; Просмотров: 535; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.009 сек.