Калин Физическое материаловедение Том 6 Част 2 2008
.pdfРис. 24.289. Экспериментальная зависимость предела прочности пластин от твердости оболочки для пластин с алюминиевой оболочкой и различными композициями сердечника
При высоких температурах (>500 °С) UO2 реагирует с алюминием с образованием интерметаллидов. В условиях облучения взаимодействие может происходить и при более низких температурах. Так, при 600 °С UAl4 образуется за 30 ч, при 500° – за 180 ч (на 50– 70 %), а при 300 °С – за 750 ч. Очевидно, что чем продолжительнее облучение, тем больше степень взаимодействия.
На рис. 24.290 схематически показана последовательность образования продуктов реакции в процессе облучения композиции UO2- Al в виде таблеток диаметром 40 мм. Температура, определенная расчетами, в центре таблеток составляла 300 °С и снижалась к периферии.
Рис. 24.290. Схематическое изображение последовательности образования слоев
втаблетках UO2-Al в процессе выгорания топлива. Максимальная температура
вцентре таблеток составляет 300 °С
472
|
|
|
|
|
Таблица 24.44 |
|
|
Условия эксплуатации ДЯТ на основе UO2-Al в ядерных реакторах России |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметры реактора |
МИР |
ВВР-М |
МР |
РФТ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Назначение, тепловая |
Для испытания мате- |
Исследовательский, бас- |
Канального типа, |
Исследовательский |
|
|
|
риалов и твэлов |
7 |
погруженный |
7 |
|
|
мощность, Вт |
1·108 |
сейн. типа, 1·10 |
в бассейн |
1,5·10 |
|
|
Максимальная плоность |
5·1014 (т.) (в ловушке) |
14 |
2,4·1014 (т.) |
14 |
|
|
потока, нейтр./см2·с) |
1,5·1015 (б.) |
3·10 (т.) |
1,5·1014 (б.) |
1,8·10 (т.) |
|
|
Тип твэла, его размеры, мм |
Кольцевой, l=1000 |
Кольцевой и шестигран- |
Кольцевой |
l=1020, |
|
|
|
|
ный, l=500,δ=3 |
|
Ø 25-68, |
|
|
|
|
В сборке 6 твэлов коль- |
6 твэлов, |
6 твэлов, |
|
473 |
Число твэлов в сборке |
3 |
расположенных |
расположенных |
||
цевых и 3 шестигранных |
||||||
|
|
|
коаксиально |
коаксиально |
||
|
|
|
|
|||
|
Материал оболочки |
Al |
Al |
Сплав Al |
Al |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Состав топлива (масс. со- |
UO2-Al |
UO2-Al |
UO2-Al |
UO2-Al |
|
|
держание) % |
|||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Обогащение |
90 |
20 |
90 |
90 |
|
|
235U, % |
|||||
|
Максимальная температура |
- |
45 |
100 |
100 |
|
|
теплоносителя, °C |
|||||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальный тепловой |
- |
2500 кВт/кг |
2·106 |
1·106 |
|
|
поток, Вт/м2 |
235U |
||||
|
Выгорание 235U, % |
- |
- |
40 |
35÷45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 24.45 |
|
Характеристики реакторов с дисперсной топливной композицией U3О8-Al |
||||
|
|
|
|
|
|
|
Параметр реактора |
WWR-S, Германия |
RA-1, Аргентина |
HIFP, США |
ATR, США |
|
|
|
|
|
|
|
Назначение, тепловая |
Исследовательский |
Исследовательский |
Исследовательский, для |
Для испытаний, |
|
|
|
производства изотопов, |
8 |
|
|
мощность, Вт |
|
|
1·108 |
2,5·10 |
|
Максимальная плоность |
- |
2,5·1011(т.) |
5·1015 (т.) |
1015 (т.) |
|
потока, нейтр./см2·с |
4·1015 (б.) |
1,5·1015 (б.) |
||
|
|
|
|
|
|
|
Тип твэла, его размеры, |
|
Прямые |
Изогнутые пластины, |
Изогнутые пластины, |
|
Крестообразный |
1237,5 1,25 |
|||
476 |
мм |
|
пластины |
600 87,5 1,25 |
(55÷102,5) |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число твэлов в сборке |
- |
17 |
В активной зоне 540 |
19 |
|
пластин |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Материал оболочки |
Al |
Al |
Сплав 6061 |
Сплав 6061 |
|
|
|
|
|
|
|
Состав топлива (масс. |
U3O8-Al |
45% U3O8-Al |
35÷40 % U3O8-Al- |
U3O8 – 69 % |
|
содержание) % |
В4С |
сплава 6061 – В4С |
||
|
|
|
|||
|
Обогащение |
- |
93 |
93 |
93,4 |
|
235U, % |
||||
|
Максимальн. темпер. те- |
- |
440 |
83 |
340 |
|
плоносителя, °C |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Выгорание 235U, % |
- |
20 |
20 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 24.46 |
|
Характеристики реакторов с дисперсной топливной композицией (U-Mo)-Al |
|||
|
|
|
|
|
|
Параметры реактора |
Билибинская АТЭЦ |
Белоярская АЭС |
Обнинская АЭС |
|
(2-й блок) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Назначение, тепловая мощность, Вт |
Для выработки тепла и |
Электростанция |
Электростанция |
|
электроэнергии, 7,2·107·4 |
5,6·108 |
5·106 |
|
|
|
|||
|
Максимальная плоность потока, |
- |
- |
5·1013 |
|
нейтр./см2·с |
|||
|
|
|
|
|
|
Тип твэла, его размеры, мм |
Кольцевой, l = 3000 |
Кольцевой, l = 6000 |
Кольцевой, l = 1700 |
|
|
|
|
|
|
Число твэлов в сборке и их размеры |
Два коаксиальных, |
Два коаксиальных, |
|
|
Ø20 0,3, Ø12 0,6 |
Ø20 0,2, Ø12 0,6 |
|
|
479 |
|
|
||
|
|
|
|
|
Материал оболочки |
Сталь 08Х18Н10Т |
Коррозионно-стойкая |
Сталь 08Х18Н10Т |
|
|
сталь |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Состав топлива (масс. содержание) % |
(U – 9 % Mo) – Mg |
(U – 9 % Mo) – Mg |
(U – 9 % Mo) – Mg |
|
|
|
|
|
|
Обогащение 235U, % |
3,0 – 3,3 |
2,8 |
- |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Теплоноситель |
H2O |
H2O |
H2O |
|
|
|
|
|
|
Максимальн. темпер. теплоносителя, °C |
280 |
340 |
280 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Максимальный тепловой поток, Вт/м2 |
7,5·105 |
- |
1,74·106 |
|
|
|
|
|
|
Выгорание 235U, % |
- |
- |
59 |
|
|
|
|
|