- •1. Общие требования к материалам и конструкциям ядерных реакторов.
- •2. Классификация радиационных повреждений. Основные свойства точечных дефектов. Коллективные дефекты. Основные радиационные эффекты. Радиационная стойкость и радиационный ресурс.
- •3. Определение и основные требования к ядерному топливу. Виды ядерного топлива и топливные циклы.
- •4. Энерговыработка и глубина выгорания. Продукты деления и изменение нуклидного состава топлива.
- •5. Структура и свойства металлического урана.
- •6. Влияние облучения на свойства урана.
- •7. Виды сплавов урана, их свойства и совместимость.
- •9. Керамическое топливо. Классификация керамического топлива. Оксид урана и его свойства.
- •10. Технология изготовления порошка uo2. Производство изделий из компактной двуокиси урана и требования к ним. Терморадиационная стойкость и совместимость.
- •11. Оксиды плутония и тория, смешанные оксиды, их свойства, достоинства и
- •12. Карбидное топливо и его свойства.
- •13. Дисперсионное топливо. Виды. Свойства. Особенности.
- •14. Требования предъявляемые к теплоносителям. Основные виды. Рабочие параметры теплоносителей. Затраты на прокачку.
- •15. Требования к водному теплоносителю. Теплофизические свойства воды и водяного пара.
- •16. Замедляющие свойства тяжелой и легкой воды.
- •17. Паровой коэффициент реактивности.
- •18. Радиолиз воды и меры его подавления. Коррозия в воде. Понятие двойного электрического слоя.
- •19. Анодные и катодные реакции. Активация воды.
- •20. Газовые теплоносители. Механизмы коррозии в газах. Меры защиты от коррозии.
- •22. Жидкометаллические теплоносители. Механизмы коррозии в жидких металлах. Особенности применения и способы очистки.
- •23. Свойства жидкометаллических теплоносителей (Na, Ka, Li, Pb, Hg, Sb, Bi, Ga).
- •24. Органические теплоносители. Виды органических теплоносителей, их свойства и терморадиационная стойкость.
- •26. Свойства графита и его радиационная стойкость. Особенности реакторов с графитовым замедлителем. Энергия Вигнера.
- •27. Характеристики бериллия, проблемы и перспективы его использования в ядерной энергетике.
- •28. Конструкционные материалы активной зоны реактора. Сплавы магния, алюминия и циркония.
- •29. Аустенитные и нержавеющие стали. Жаропрочные и тугоплавкие сплавы. Их
- •30. Поглощающие материалы и их свойства. Формы использования поглотителей.
28. Конструкционные материалы активной зоны реактора. Сплавы магния, алюминия и циркония.
Конструкционные материалы АЗ реактора: 1) Be (замедлитель) σа=0,009барн, 2) Графит (замедлитель) σа=0,0045барн, 3) Материалы СУЗ – поглотители (бор σа=750барн, гафний, европий σа>4000барн, гадолиний), 4) Mg σа=0,06барн, Al σа=0,22барн, Zr σа=0,18барн (оболочки ТВЭЛ, технол. трубы), 5) Стали σа=3барн (реакторостроение). Mg применяется для изготовления оболочек ТВЭЛ. Он дешев и доступен, повышенная рад. стойкость, малое сечение поглощения n. Из минусов: малая корроз. стойкость, низкая t кип. и мех. св-ва при увелич. t, склонность к самовоспламенению, совместим с ураном до t 773К. Для улучшения мех. св-в применяют в виде сплавов Mg-Be, и легирующие Zr, Al, Mn. Al используется в кач-ве оболочки ТВЭЛ и технологич. каналов. Обладает малым сечением поглощения n (0,22 барн), низкой плотностью (2,7 г/см3). Температура плавления невысока (660 С). Не претерпевает аллотроп. превращений. Используется чистый Al(примеси 0,0002%), технич. Al (примеси до 0,5% - Fe или Si), легированный Al (Ni, Fe) - для оболочек ТВЭЛ. Al упрочняется введением в него оксида Al. Zr исп-ся для изготовления оболочек ТВЭЛ, технол. каналов, решетки дистанционирующие. Недостатки: его высокая стоимость. Обладает малым сечением поглощения n (0,18 барн), хорошая теплопроводность (26 Вт/м·К), средняя температура плавления (1850 С). Для каналов испл-ся сплав Zr+2,5%Nb, для оболочек – Zr+1%Nb (N1). При рблучении св-ва Zr изменяются незначительно, совместим как с метал. U, так и UO2 (до 600 С). При высоких t – Zr+2H2O(пар)→ZrO2+2H2.
29. Аустенитные и нержавеющие стали. Жаропрочные и тугоплавкие сплавы. Их
ядерно-физические, теплофизические и механические характеристики.
Сечение поглощения тепловых n = 3 барн. В реакторостроении используются аустенитные стали Х18Н9, Х18Н10Т. Данные стали коррозионно стойки: в воде до 350С, в газах до 600С, в перегретом паре до 650С. Используются для изготовления оболочек ТВЭЛ быстр. реакторов. σВ=650МПа, σТ=270МПа, относ. удлинение 55%. Достоинства: более дешевые (по сравнению с Zr), корроз. стойкие, технологичные, жаростойкие и жаропрочные, совместим с UO2 до 750С. Недостатки: большое сечение поглощения, подвержена транскрист. и межкрист. коррозии. Для изготовления массивных эл-тов реактора исп-ся перлитные стали (#15Х2НМФА). Легируют стали Cr, Mo, Mn и т.д.
30. Поглощающие материалы и их свойства. Формы использования поглотителей.
СУЗ – сов-ть уст-в, выполняющих ф-ции контроля, управления и аварийного гащения цепной реакции деления.
Формы поглотителей: 1) регулирующие стержни, 2)выгорающие поглотители, 3)растворимый поглотитель в ТН (Н3ВО3).
В качестве материалов используют: бор (карбиды или сплавы с бором), гафний, РЗЭ (европий, гадолиний и др.). Бор – тугоплавкий, хрупкий, плохо растворяется в воде, плотность=2,5г/см3. B10+n→Li7+He4: наличие Не приводит к растрескиванию (из-зи увелич. давления в порах), а Li активно взаим-ет с водой. Для стержней испол-ся в оболочках, либо добавляется в сталь как легирующ. эл-т до 3%. В случае легирования такая система допускает выгорание до 90%. Также исп-ся дисперсионные материалы (#бораль – карбид бора диспергир. в Al матрицы). В качестве ВП используют: бор (H3BO3), Hf, Ga, Cd.
РЗЭ применяются для изготовления поглощающих материалов для ЯУ, # регулир. стержни, ЛД с целью повышения и улучшения харак-к. Европий (Eu) – для изгот-ния регул. стержней, эффективность кот. не изменяется с выгоранием в течение длительного времени. Но у него очень высокая цена. Гадолиний (Gа) – явл-ся легирующей добавкой для нержав. сталей. Такие сплавы с содержанием Ga до 25% обладает высокой корроз. стойкостью в воде. С увеличением содержания Ga твердость и хрупкость таких сплавов увеличивается. Используется для изготовления выгорающего поглотителя.