Керамическое ядерное топливо с инертной матрицей на основе нитридов урана и плутония

Керамическое топливо (англ. ceramic fuel) - ядерное топливо, состоящее из тугоплавких соединений, например, оксидов, карбидов, нитридов. Известно, что ядерное топливо – вещество или группа веществ, которые используется в ядерных реакторах для осуществления цепной ядерной реакции деления. По химическому составу ядерное топливо может быть металлическим (включая сплавы), окисным, карбидным, нитридным и др. Существует только одно природное ядерное топливо - урановое, содержащие делящиеся ядра 235U, которые обеспечивают поддержание ядерной реакции, и так называемые «сырьевые» ядра 238U, способные, захватывая нейтроны, превращаться в новые делящиеся ядра 239Рu, не существующие в природе (вторичное горючее).

---

Почему написание курсовой работы по инвестициям лучше заказать на Work5. Потому что у нас работают доктора и кандидаты наук, а также практикующие специалисты. У нас есть авторы по всем направлениям.

---

. Ядерное топливо используется в ядерных реакторах, тепловыделяющие элементы (ТВЭЛы) которых представляют собой обычно металлические оболочки различной формы и длины, содержащие ядерное топливо и герметично заваренные. Существут следующие основные требования к ядерному топливу: хорошая совместимость с материалом оболочки ТВЭЛов; высокие температуры плавления и испарения, большая теплопроводность; слабое взаимодействие с теплоносителем; минимальное увеличение объёма (распухание) в процессе облучения в реакторе; технологичность производства и минимальная стоимость; простая технология регенерации и др. Ядерное топливо, используемое в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах, кроме того, должно обеспечить высокий коэффициент воспроизводства. Ядерное топливо делится на два вида: • Природное урановое, содержащее делящиеся ядра 235U, а также сырьё 238U, способное при захвате нейтрона образовывать плутоний 239Pu; • Вторичное топливо, которое не встречается в природе, в том числе 239Pu, получаемый из топлива первого вида, а также изотопы 233U, образующиеся при захвате нейтронов ядрами тория 232Th. По химическому составу, ядерное топливо может быть: • Металлическим, включая сплавы; • Оксидным (например, UO2); • Карбидным (например, PuC1-x) • Нитридным • Смешанным (PuO2 + UO2) Керамика делиться на три типа: - Оксидная. - Не оксидная. - Дисперсионное топливо. К хорошим ядерным топливам относятся некоторые тугоплавкие соединения урана: окислы, карбиды и интерметаллические соединения. Наиболее широкое применение получила керамика — двуокись урана UO2. Её температура плавления равна 2800 °C, плотность — 10,2 г/см?. У двуокиси урана нет фазовых переходов, она менее подвержена распуханию, чем сплавы урана. Это позволяет повысить выгорание до нескольких процентов. Двуокись урана не взаимодействует с цирконием, ниобием, нержавеющей сталью и другими материалами при высоких температурах. Основной недостаток керамики — низкая теплопроводность — 4,5 кДж/(м•К), которая ограничивает удельную мощность реактора по температуре плавления. Так, максимальная плотность теплового потока в реакторах ВВЭР на двуокиси урана не превышает 1,4•103 кВт/м?, при этом максимальная температура в стержневых ТВЭЛах достигает 2200 °C. Кроме того, горячая керамика очень хрупка и может растрескиваться. В данном реферате кратко будет изложена информация про сущность технологии керамического ядерного топлива, обзор публикаций по последним достижениям в указанной области. Основное внимание буде уделяться керамическое ядерному топливу с инертной матрицей на основе нитридов урана и плутония.

Керамическое топливо - соединения урана, плутония, тория с неметаллами (кислород, азот, углерод), имеющие высокую температуру плавления, значительную плотность, стойкость в условиях облучения. Такой вид топливо имеет целый спектр существенных преимуществ по сравнению с металлическими видами топлива. Особенно для реакторов IV Поколения перспективными видами керамики являются топливо на основе инертной матрицей на основе нитридов урана и плутония, технология которого динамично развивается.

1. Kopelman B. (ed.). Materials for Nuclear Reactor. Chapter 2, McGraw-Hill, 97, 1959. 2. Luby C.S., Schwartz A.S. Irradiation Tests of Pyrolitic-Carbon Coated ThC2 and ThO2 Particles. Proc. Symposium on Thorium Fuel Cycle, 495-507, (1968). 3. Ma B.M. Transient Pellet-Cladding Interaction for LWR Fuel Elements, Computer Code ISUNE-4. Proc. 5th International of Structural Mechanics in Reactor Technology. West Berlin, Germany, 8-12 August 1979; also 53 Nuclear Engineering and design, 58, 303-338 (1980). 4. Л. А Беляев. Топливо и материалы ядерной техники: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010 – 275 с. 5. А.Г.Самойлов. Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов. М.: Энергоатомиздат. 1985, с.79-87. 6. Е.К. Дьяков, В.Д. Бланк/ Цветные металлы – 2007. – С. 62-66 7. патент RU №2186431, G21С 3/00, 2002. 8. Денискин В.П., Курбаков С.Д., Соловей А.И., Федик И.И. Керамическое ядерное топливо/ Патент Российской Федерации № 2396610. 2006. 9. "Hyperion launches U2N3-fuelled, Pb-Bi-cooled fast reactor". Nuclear Engineering International (Global Trade Media, a division of Progressive Media Group Ltd. 2009). 10. M. Singh. Ceramics in Energy Applications / Global Roadmap for Ceramic and Glass Technology. – 2007. –P. 423.