Известия вузов. Ядерная энергетика

Рецензируемый научно-технический журнал. ISSN: 0204-3327

Азот под оболочкой твэлов со смешанным нитридным уран-плутониевым топливом

30.06.2025 2025 - №02 Материалы и ядерная энергетика

А.Ф. Грачев Л.М. Забудько Е.Е. Мариненко С.И. Поролло А.В. Беляева Ф.Н. Крюков В.Г. Теплов М.В. Скупов

DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2025.2.04

УДК: 621.039.59

В твэлах с газовым подслоем внутреннее пространство заполняется гелием для обеспечения теплоотвода от топлива. В процессе облучения в результате выхода газообразных продуктов деления состав исходной газовой среды под оболочкой твэла изменяется, что приводит к изменению его теплофизических характеристик. Послереакторными исследованиями показано, что парциальное давление азота под оболочками твэлов увеличивается с ростом выгорания топлива, так как в результате облучения из нитридного уран-плутониевого топлива под оболочку твэлов кроме инертных газов криптона, ксенона и гелия выходят также атомы азота. Механизмы выхода инертных газов и азота из нитрида различны: диффузионный механизм для инертных газов и выбивание осколками деления для азота. Различие в механизмах выхода газов приводит к существенному количественному различию выхода газов под оболочку. Удельный выход азота под оболочку твэлов значительно ниже удельного выхода остальных газов, но его наличие является важным фактором, так как от давления азота под оболочкой твэла зависит температура диссоциации смешанного нитрида, а также азотирование внутренней поверхности оболочки. Проведены обобщение и анализ результатов послереакторных исследований содержания азота в газовой смеси под оболочками 87-ми исследованных твэлов после облучения в реакторе БН-600 в составе 17-ти экспериментальных ТВС со смешанным нитридным уран-плутониевым топливом, облученных до максимального выгорания топлива от 3 до 9% т.а.

Ссылки

  1. Поролло С.И., Иванов С.Н., Мариненко Е.Е., Забудько Л.М. Анализ экспериментальных данных о газовыделении и распухании облученного в реакторе БР-10 мононитридного уранового топлива. Атомная энергия. 2016;121(6):326–332. URL: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/308 (дата обращения 01.03.2025).
  2. Грачев А.Ф., Забудько Л.М., Скупов М.В., Крюков Ф.Н., Теплов В.Г., Мариненко Е.Е., Поролло С.И. Выход газообразных продуктов деления из облученного смешанного нитридного уран-плутониевого топлива. Атомная энергия. 2020;129(2):111–114. URL: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/article/view/3445 (дата обращения 01.03.2025).
  3. Поролло С.И., Мариненко Е.Е., Крюков Ф.Н., Никитин О.Н., Гильмутдинов И.Ф., Забудько Л.М., Грачев А.Ф., Тарасов Б.А. Азотирование и науглероживание оболочки твэла со смешанным нитридным уран-плутониевым топливом. Атомная энергия. 2022;133(2):88–92. URL: https://j-atomicenergy.ru/index.php/ae/issue/view/414 (дата обращения 01.03.2025).
  4. Некрасов Б.В. Учебник общей химии. М.: Госхимиздат, 1957, 486 c.
  5. Olander D.R. Fundamental aspects of nuclear fuel elements. TID-26711-P1, 1976.
  6. Ластман Б. Радиационные явления в двуокиси урана. М.: Атомиздат, 1985, 288 с.
  7. Carvajal-Nunez U., Prieur D., Manara D. Melting point determination of uranium nitride and uranium plutonium nitride: A laser heating study. J. Nucl. Mater. 2014;449(1–3):1–8. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2014.02.021
  8. Hayes S.L., Thomas J.K., Peddicord K.L. Material property correlation for uranium mono- nitride VI. Thermodynamic properties. J. Nucl. Mater. 1990;171(2–3):300–318. DOI: https://doi.org/10.1016/0022-3115(90)90377-y
  9. Рогозкин Б.Д., Степеннова Н.М., Бергман Г.А., Прошкин А.А. Термохимическая стабильность, радиационные испытания и регенерация мононитридного топлива. Атомная энергия. 2003;95(6):428–438.

смешанное нитридное уран-плутониевое топливо экспериментальные твэлы экспериментальные ТВС послереакторные исследования парциальное давление азота газообразные продукты деления азотирование оболочки инертные газы

Ссылка для цитирования статьи: Грачев А.Ф., Забудько Л.М., Мариненко Е.Е., Поролло С.И., Беляева А.В., Крюков Ф.Н., Теплов В.Г., Скупов М.В. Азот под оболочкой твэлов со смешанным нитридным уран-плутониевым топливом. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2025. – № 2. – С. 40-49. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2025.2.04 .

Открыть PDF файл