Распухание нитридного топлива при разных температурах экспериментального облучения на ранних стадиях выгорания

18.03.2024 2024 - №01 Nuclear materials

Е.А. Кинёв В.Ю. Ярков А.Р. Исинбаев И.Л. Бельтюков Б.А. Тарасов А.Ю. Иванов

https://doi.org/10.26583/npe.2024.1.07

Целью работы является изучение особенностей распухания плотного ядерного топлива на начальных стадиях облучения. Рассматриваются условно свободные диаметральные и объемные изменения смешанного уран-плутониевого нитридного топлива, облученного до выгораний 1; 1,5; 2,5 и 3,5% т.а. при среднеобъемных температурах 1200, 1400 и 1500°С в спектре быстрых нейтронов активной зоны исследовательского ядерного реактора ИВВ-2М. Выявлены макроскопическое растрескивание и максимальное формоизменение диаметра таблеток на 4,6%, максимальное распухание топливной матрицы на 13,8%, формирование внутризеренного ансамбля пор субмикронных размеров средним диаметром от 22 до 67 нм, миграция нанопор на высокоугловые границы зерен. В целом динамика макроскопических объемных изменений при облучении прямо пропорциональна росту выгораний и температур. При выгорании 3,5% т.а. механизм объемного распухания плотного топлива выходит на новый уровень, когда поток нанопор со средним размером 50 нм максимален при 1500°С, а при 1200°С слабеет и контролирует средний размер нанопор на уровне 67 нм. Первоначальная скорость радиационного распухания исследованного топлива снижается от 4,8%/% т.а. при выгорании 1,5% т.а. до 2,2%/% т.а. при 3,5% т.а.

Ссылки

1. Кинёв Е.А., Барыбин А.В., Панченко В.Л., Цыгвинцев В.А. Методики материаловедческих исследований нитридного ядерного топлива // ВАНТ. Серия: Материаловедение и новые материалы. – 2021.– Вып. 3(109). – С. 83 – 93.
2. ГОСТ 2409-2014. Огнеупоры. Методы определения кажущейся плотности, открытой и общей пористости, водопоглощения. – М.: Стандартинформ, 2014. – 7 с.
3. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. – М.: Металлургия, 1976.– 271 с.
4. Дегальцев Ю.Г., Пономарев-Степной Н.Н., Кузнецов В.Ф. Поведение высокотемпературного ядерного топлива при облучении. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 208 с.

уран-плутониевое нитридное топливо таблетка выгорание распухание поры микроструктура

Ссылка для цитирования статьи: Кинёв Е.А., Ярков В.Ю., Исинбаев А.Р., Бельтюков И.Л., Тарасов Б.А., Иванов А.Ю. Распухание нитридного топлива при разных температурах экспериментального облучения на ранних стадиях выгорания. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2024. – № 1. – С. 87-95. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2024.1.07 .