Получение металлокерамического ядерного топлива методом СВС Касаткин Денис

Получение металлокерамического ядерного топлива методом СВС Касаткин Денис Дмитриевич Новосибирск 2015

Цель работы Исследовать тепловое расширение интерметаллидной матрицы для дисперсионного ядерного топлива, получаемого методом СВС 2

Задачи • Получить устойчивое соединение Ni. Al; • Исследовать тепловое расширение материала матрицы; • Проанализировать полученные результаты. 3

Требования к ядерному топливу • Высокая температура плавления и испарения; • Высокая теплопроводность и теплоотдача; • Небольшое увеличение ионизирующем облучении температурах; объема при и повышенных • Способность удержать продукты деления, в том числе газообразные, внутри топлива; • Технологичность производства. 4

Оксидное топливо Недостаток – низкая теплопроводность 5

Требования к металлокерамическому топливу • Высокая концентрация делящегося изотопа; • Прочность и пластичность, низкая пористость; • Отсутствие взаимодействия топлива и материала матрицы; • Низкий паразитный захват нейтронов материалом матрицы. 6

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез СВС – режим протекания сильной экзотермической реакции (реакции горения), в котором тепловыделение локализовано в слое и передается от слоя к слою путем теплопередачи 7

Экспериментальная установка 1 – корпус установки; 2 – инициирующая спираль; 3 – термопара; 4 – образец; 5 – теплоизолирующая подставка; УКТ – универсальный контроллер температуры; Н – вакуумный насос 8

Преимущества СВ-синтеза • Низкая энергозатратность; • Высокая производительность и скорость реакции; • Высокая чистота продуктов; • Управляемость процесса; • Простота оборудования. 9

Структура твэла 1. 2. 3. Заглушка; 4. Таблетки UO 2; 5. Оболочка из циркония; 6. Пружина; Втулка: Наконечник. 10

Определение теплового расширения δ, % 1. 4 1. 2 1 0. 8 0. 6 0. 4 0. 2 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 T, C 11

Выводы • Получено устойчивое соединение Ni. Al; • Тепловое расширение материала матрицы составило около 1, 2 % при разогреве до 1000 °C; • Коэффициент линейного теплового расширения полученной матрицы составил 1, 2· 10 -5 K-1; • Доказана возможность использования Ni. Al в качестве материала матрицы. 12

Получение металлокерамического ядерного топлива методом СВС Касаткин Денис Дмитриевич ddk 5@tpu. ru Новосибирск 2015