Классификация радиационных повреждений. Основные свойства точечных дефектов. Коллективные дефекты. Основные радиационные эффекты. Радиационная стойкость и радиационный ресурс.

Классификация радиационных повреждений. Основные свойства точечных дефектов. Коллективные дефекты. Основные радиационные эффекты. Радиационная стойкость и радиационный ресурс.

Дефекты в кристаллической решетке подразделяются на точечные и линейные.

К точечным дефектам относятся вакансии и межузельные атомы. Вакансии образуются при удалении атома из узла крист. решетки. Межузельныи атом представляет собой внедренный допол. атом между основными атомами крист. решетки. Образование точечного дефекта ведет к искажению крист. решетки, нарушению ее периодического строения и в конечном счете к изменению структуры металла и его свойств. К линейным дефектам относятся дислокации. Атом, находящ. в ядре дислокации, смещен из своего равновесного положения не более чем на половину межатомного расстояния.
Радиац. дефекты по механизму обр-я: 1) ионизация и возбуждение атомов при взаимод-е с γ, n и ионами; 2) выбивание атомов из узлов КР, а при большой энергии образуются каскады выбитых атомов, наз. каскады смещения; 3) тепловые пики.

Осколки деления оказывают наибольшее разрушит. д-вие. Они образуют в веществе целые области с нарушенной структурой – пик смещения и тепловой пик. Пик смещение – обл. торможения тяжелой ч., окруж. вещ-во разогревается до жидкого состояния; при охлаждении решетка восстанавливается но атомы занимают другое положение. Тепловой пик – обл. торможения быст. тяж. ч., но энергии не хватает для расплавления, а происходит местная термообработка.
Радиац. стойкость – способность материалов не изменять свои св-ва под д-вием облучения. Радиац. ресурс – как долго материал способен сопротивляться д-вию облучения.

3. Определение и основные требования к ядерному топливу. Виды ядерного топлива и топливные циклы.

ЯТ – вещ-во, исполз. в ЯР для осуществления реакции деления.
Типы ЯТ: метал. ЯТ, керамическое ЯТ, дисперсионное ЯТ.
Требования: 1)мех. прочность, 2)хор. теплоотвод, 3)чистота металла, 4)высок. энерговыделение, 5)высокая степень глубины выгорания, 6)рад. стойкость.
Топливные циклы: 1) уран-плутониевый U-238(n,γ)→U-239(β^-)→Np-239(β^-)→Pu-239. 2) уран-ториевый Th-232(n,γ)→Th-233(β^-)→Pa-233(β^-)→U-233.

Энерговыработка и глубина выгорания. Продукты деления и изменение нуклидного состава топлива.

В результате деления ядер происходит непрерывная убыль делящегося материала. Этот процесс носит название выгорания, сопровождающийся общей потерей запаса реактивности. Значительное влияние на эконономичность АЭС оказывает глубина выгорания.
Энерговыработка – энергия, кот. получили с энергоблока за сутки. Q=N·t [МВт·сут]. Средняя глубина выгорания z опред-я как кол-во энергии, получ. с ед. массы топлива, загруж. в реактор за время его пребывания в АЗ. z= Q/m=Nt/m =[МВт*сут/кг].
В соврем ВВЭР с обогащ. 3-5% за 2-3г. z=30-40 МВт·сут/кг. В быстрых и высокотемперат. ЯР – 100-150 МВт·сут/кг.
Деление ядер и образование продуктов деления приводит к изменению нуклидного состава топлива в процессе работы реактора.

Структура и свойства металлического урана.

Все изотопы урана α-активные. Плотность = 19,1 г/см3. Теплопроводность 26 Вт/м*К. tпл=1130 С. Природный изотопный состав U-238 (99.28%), U-235(0.712%), U-234(0.006%). Делящиеся изотопы U-235, U-233 (получ. искусс. из Th-232).

Метал. уран имеет 3 аллотропич. модификации: α (орторомб. структура до 663 С),β (тетрогон. структура 663-775 С),γ (КОЦ свыше 775 С).
Мех. св-ва почти целиком опред-ся способом изготовления и существенно зависят от t. Чистейший монокристалл α-урана имеет очень высокую пластичность. Технический же уран не слишком пластичен, тверд и хрупок.
+: 1) максимал. содержание делящегося материала(урана). 2) высокая теплопроводность.
-: 1)плохие мех. и корроз. св-ва, кот. ухудшаются при облучении из-за: твердого распухания, циклич. термообработки, рад. роста, рад. ползучести, газ. распухания.

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.

Требования предъявляемые к теплоносителям. Основные виды. Рабочие параметры теплоносителей. Затраты на прокачку.

ТН бывают по типу: 1)ТН, накапл. энергию без изменения агрег. состояния #газообр, жид. 2)ТН, кот. изменяют агрег. состояние #вода (РБМК). 3)ТН, накапл. энергию в виде энергии хим. р-ций #диссиц. газы N₂O₄.
ТН бывают: 1) вода, тяж. вода (без кипения и с ним), 2) газы H₂, N₂, CO₂, He, воздух, дис.газ, 3)жидкие металлы К, Na, Pb, Bi, Hg, Li.
Требования: 1)малое корроз. и эрроз. воздействие на все материалы, 2) большая теплоемкость, хорошая теплопроводность, 3) малая вязкость, 4) высокая t кип, низкая t плав, 5) малое сечение поглощения n, 6) взрывобезовасность, негорючесть, нетоксичность, 7) доступность, 8) малая активация (спос-ть излучать вторичное излучение).
Затраты на прокачку: для водн. ТН – 5-6% от общей производимой энергии, для газа – 20%.

Требования к водному теплоносителю. Теплофизические свойства воды и водяного пара.

+: 1) доступность и простота изготовления ТН, 2) высокая теплоемкость (треб-ся меньшее кол-ва ТН), 3) большая плотность и малая вязкость (обесп. малые затраты на прокачку), 4) безопасность, 5) может быть как замедлитель, так и ТН.
-: 1) высокая корроз. активность (надо исп-ть корроз. стойкие материалы), 2) большое давление насыщ. паров при низкой t кип. (надо исп-ть более толстые трубопроводы), 3)может разлагаться: радиолиз(под действием ИИ), пиролиз (под действием высокой t). 4) высокое сечение поглощения n (надо исп-ть более обогащ. топливо), 5)общая активация воды.
Основное требование – чистота.
Плотность воды = 1г/см3, тяжелой воды = 1.1 г/см3.
Легкая вода обладает хорошими замедляющими св-вами, но сечение поглощения велико => необх-о испол. только обогащенное топливо. Тяжел. вода корроз. активность и растворимость в ней солей несколько ниже, чем в легкой, но высока стоимость. Обладает высоким Кз => топливо менее обогащенное можно испол-ть, а также размер АЗ меньше. Кз = 95(5820), ξ = 0,918(0,51).

Классификация радиационных повреждений. Основные свойства точечных дефектов. Коллективные дефекты. Основные радиационные эффекты. Радиационная стойкость и радиационный ресурс.

Дефекты в кристаллической решетке подразделяются на точечные и линейные.

К точечным дефектам относятся вакансии и межузельные атомы. Вакансии образуются при удалении атома из узла крист. решетки. Межузельныи атом представляет собой внедренный допол. атом между основными атомами крист. решетки. Образование точечного дефекта ведет к искажению крист. решетки, нарушению ее периодического строения и в конечном счете к изменению структуры металла и его свойств. К линейным дефектам относятся дислокации. Атом, находящ. в ядре дислокации, смещен из своего равновесного положения не более чем на половину межатомного расстояния.
Радиац. дефекты по механизму обр-я: 1) ионизация и возбуждение атомов при взаимод-е с γ, n и ионами; 2) выбивание атомов из узлов КР, а при большой энергии образуются каскады выбитых атомов, наз. каскады смещения; 3) тепловые пики.

Осколки деления оказывают наибольшее разрушит. д-вие. Они образуют в веществе целые области с нарушенной структурой – пик смещения и тепловой пик. Пик смещение – обл. торможения тяжелой ч., окруж. вещ-во разогревается до жидкого состояния; при охлаждении решетка восстанавливается но атомы занимают другое положение. Тепловой пик – обл. торможения быст. тяж. ч., но энергии не хватает для расплавления, а происходит местная термообработка.
Радиац. стойкость – способность материалов не изменять свои св-ва под д-вием облучения. Радиац. ресурс – как долго материал способен сопротивляться д-вию облучения.

3. Определение и основные требования к ядерному топливу. Виды ядерного топлива и топливные циклы.

ЯТ – вещ-во, исполз. в ЯР для осуществления реакции деления.
Типы ЯТ: метал. ЯТ, керамическое ЯТ, дисперсионное ЯТ.
Требования: 1)мех. прочность, 2)хор. теплоотвод, 3)чистота металла, 4)высок. энерговыделение, 5)высокая степень глубины выгорания, 6)рад. стойкость.
Топливные циклы: 1) уран-плутониевый U-238(n,γ)→U-239(β^-)→Np-239(β^-)→Pu-239. 2) уран-ториевый Th-232(n,γ)→Th-233(β^-)→Pa-233(β^-)→U-233.