Главная База знаний "Allbest" Физика и энергетика Керамическое ядерное топливо на основе диоксида урана с выгорающим поглотителем

Керамическое ядерное топливо на основе диоксида урана с выгорающим поглотителем

Способ изготовления таблеток ядерного топлива с выгорающим поглотителем. Ядерное уран-гадолиниевое топливо высокого выгорания на основе диоксида урана и способ его получения. Способ нанесения покрытия из выгорающего поглотителя нейтронов на основу.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	28.11.2013
Размер файла	26,6 K

посмотреть текст работы

скачать работу можно здесь

полная информация о работе

весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Федеральное агентство по науке и образованию Российской Федерации

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева

Институт материалов современной энергетики и наноматериалов ИМСЭН-ИФХ

«Кафедра технологии редких элементов и наноматериалов на их основе»

Реферат по теме:

«Керамическое ядерное топливо на основе диоксида урана с выгорающим поглотителем»

Москва 2012

Оглавление

Введение

Краткое описание основ рассматриваемой технологии

Описание достижений за обозреваемый период по данной технологии 6

Краткое описание патента «Способ изготовления таблеток ядерного топлива с выгорающим поглотителем» № 2353988

Краткое описание патента «Ядерное уран-гадолиниевое топливо высокого выгорания на основе диоксида урана и способ его получения (варианты)» № 2362223

Краткое описание патента «Таблетка ядерного уран-эрбиевого керамического топлива» № 2339094

Сравнительный анализ трех описанных выше патентов

Краткое описание патента «Способ нанесения покрытия из выгорающего поглотителя нейтронов на основу - топливные таблетки из оксида урана» № 2175151

Выводы

Список литературы

Введение

ядерное топливо уран поглотитель

Одно из направлений повышения технико-экономических показателей АЭС связано с увеличением выгорания ядерного топлива. Удлинение кампании до 24 месяцев и более требует применения топлива с обогащением до 5,0% и более.

В этом случае для подавления начальной высокой реактивности в активную зону реактора необходимо вводить выгорающий поглотитель нейтронов. Он должен иметь высокое поперечное сечение захвата нейтронов и не вызывать образования нежелательных дочерних продуктов.

На практике с этой целью используют гадолиний и эрбий, причем преимущественно применяют топливо в виде (U,Gd)О2 - таблеток, в которых массовая доля Gd2О3 достигает 9% (в опытных твэлах - до 12%) (реже используется уран-эрбиевое топливо - в основном для реакторов типа РБМК).

За счет использования уран-гадолиниевого и уран-эрбиевого оксидного топлива повышается безопасность реакторов, и улучшаются технико-экономические показатели АЭС. Введение непосредственно в топливо оксида гадолиния и оксида эрбия в качестве выгорающего поглотителя нейтронов приводит к выравниванию мощности по объему активной зоны реактора и поддержанию температурного коэффициента реактивности на заданном уровне [1].

В качестве выгорающего поглотителя в топливе для реакторов РБМК используют эрбий, который вводят в виде порошка оксида эрбия непосредственно при изготовлении топливных таблеток. Наличие эрбия в топливе РБМК и увеличение его содержания позволяет осуществить замену в активной зоне части дополнительных поглотителей на рабочие тепловыделяющие сборки, что повышает глубину выгорания топлива [2].

В атомной энергетике для увеличения срока службы топливных элементов на их боковую поверхность в качестве выгорающего поглотителя наносится борсодержащий материал магнетронным распылением плотной керамики на основе ZrB2 высокой чистоты. Диборид циркония - бескислородное тугоплавкое неметаллическое соединение, обладающее высокой огнеупорностью и химической стойкостью [3].

К ядерному топливу современных атомных реакторов предъявляют высокие требования, в частности по повышению эффективности топливоиспользования, что может быть достигнуто за счет увеличения глубины его выгорания при эксплуатации до 70-100 МВт·сут/кг U.

С повышением глубины выгорания топлива (более 60 МВт·сут/кг U) в периферийной области таблетки начинает образовываться специфическая микроструктура с образованием субзерен (уменьшается эффективный размер зерна) и образованием укрупненных газовых пузырьков по границам зерен (так называемая «rim»-структура). Это приводит к повышенному выходу газообразных продуктов деления (ГПД) даже в условиях снижения линейной нагрузки, тем самым ухудшается работоспособность твэлов.

Возможным путем решения этой проблемы является использование топлива с повышенным размером зерна и оптимизированной структурой пористости.

Краткое описание основ рассматриваемой технологии

Применение гадолиния в качестве выгорающего поглотителя обуславливается его уникальными свойствами, связанными с высокими сечением поглощения нейтронов и скоростью выгорания, близкой (при оптимальной концентрации) к скорости выгорания U 235. Эти свойства в сочетании с хорошей совместимостью с UO2 и тем, что при его облучении не возникают дочерние продукты с высоким сечением захвата тепловых нейтронов, делают гадолиний идеальным выгорающим поглотителем.

Вместе с тем производство уран-гадолиниевого (как и уран-эрбиевого) топлива выставляет значительно больше специфических требований к его изготовлению, чем к производству топлива из чистой двуокиси урана.

Рассматривая, в частности, производство уран-гадолиниевого топлива, следует отметить, что, во-первых, гомогенное распределение гадолиния в двуокиси урана - это основное требование и предпосылка для обеспечения надежного поведения уран-гадолиниевого топлива при эксплуатации. Далее, при добавлении гадолиния к топливу существует тенденция к уменьшению его теплопроводности, что является критичным проектным параметром. И третье, поскольку теплопроводность уран-гадолиниевого топлива в значительной степени зависит от его твердой структуры, такой как образование твердого раствора UO2 - Gd2O3, количества и размера отдельных частиц Gd2O3 и UO2, производственный процесс должен гарантировать безопасный и надежный контроль твердой структуры. При этом одновременно необходимо обеспечить соответствующую регулировку обычных структурных свойств уран-гадолиниевого топлива, таких, как размер зерна и структура пор, так как они не только на прямую влияют на поведение топлива в топливном реакторе посредством контроля газовыделения и размерного поведения, но и воздействуют на рабочие характеристики топлива косвенно, влияя на его теплопроводность. Наконец, плотность и, в особенности, «доспекаемость» таблеток не должны существенно изменяться в худшую сторону с добавлением гадолиния, что означает необходимость совершенствования действующих производственных процессов по изготовлению топливных таблеток.

Для реализации рассмотренных требований и повышения качества таблетки предполагают изготовление (U,Gd)O2 - таблеток из смесей порошков UO2 - Gd2O3 с добавками закиси-окиси как в виде (U,Gd)3O8 с одинаковым (в пределах допусков по КД) содержанием гадолиния в таблетках и в закиси-окиси, так и в виде «чистой» закиси-окиси - U3O8 .

Учитывая, что содержание гадолиния в (U,Gd)O2 - таблетках в зависимости от требований потребителей может изменяться в широких пределах (от долей процента до 9% и более), при использовании (U,Gd)3O8 каждый раз при изменении содержания гадолиния в изготавливаемых таблетках приходится специально получать в необходимых количествах (U,Gd)3O8 с таким же, как в таблетках, содержанием гадолиния.

При этом в ряде случаев, особенно при выпуске больших партий (U,Gd)O2 -таблеток, возникает проблема - для получения необходимого количества закиси-окиси с требуемым содержанием гадолиния, бракованных таблеток (из которых получают закись-окись) не хватает и приходится перерабатывать годную продукцию, существенно ухудшая технико-экономические показатели производства.

В свою очередь использование «чистой» U3O8, существенно изменяя характер диффузионных процессов при спекании в системе UO2 - Gd2O3, затрудняет получение (U,Gd)O2 - таблеток с отношением O/(U+Gd)=2,00, являющимся важнейшим требованием к таблеткам (при отношении O/(U+Gd)=2,00 теплопроводность максимальна, а деформация, вызываемая ползучестью, минимальна, что приводит к размерной стабильности таблеток при облучении. Кроме того, выход газообразных продуктов деления минимален в (U,Gd)O2 - таблетках, у которых отношение 0/(U+Gd) близко к 2,00), ухудшая тем самым качество (U,Gd)O2 - таблеток.

Решение поставленной проблемы предлагается в патенте «Способ изготовления таблеток ядерного топлива с выгорающим поглотителем» и рассматривается в следующем разделе [1].

Для достижения глубины выгорания до 70-100 МВт·сут/кг U существующие требования к уран-гадолиниевому оксидному топливу предполагают средний размер зерна 10-20 мкм, объемную долю открытых пор (ОДОП) менее 1%, кислородный коэффициент (атомное отношение кислорода к урану) 2,000-2,010. Перспективные требования: средний размер зерна 25-35 мкм и более, ОДОП менее 0,5%, кислородный коэффициент 2,000-2,005. Требование увеличения размера зерна обусловлено тем, что это приводит к эффективному уменьшению выхода ГПД, а при правильно выбранных добавках и их количествах к корректировке пористости и кислородного коэффициента к снижению взаимодействия между таблеткой ядерного топлива и оболочкой, и в результате обеспечивает надежную работу твэла при повышенных выгораниях. Кроме того, увеличение среднего размера зерна препятствует образованию rim-структуры, проявляющейся при глубине выгорания выше 60 МВт·сут/кг U. В то же время увеличение зерна приводит к росту пор и в итоге к снижению прочности таблеток, что может привести к повышенной скалываемости таблеток при снаряжении твэла и при транспортных операциях. Таким образом, увеличивая размер зерна таблеток, необходимо оптимизировать и пористость для обеспечения требуемых прочностных характеристик таблеток. Кроме того, введение легирующих добавок должно нивелировать отрицательное влияние оксида гадолиния (большая хрупкость и гигроскопичность, по сравнению с топливом из диоксида урана без оксида гадолиния).

Решение поставленной проблемы предлагается в патенте «Ядерное уран-гадолиниевое топливо высокого выгорания на основе диоксида урана и способ его получения (варианты)» и рассматривается в следующем разделе [4].

Для уран-эрбиевого керамического топлива перспективные требования потребителя к размеру зерна таблеток ядерного топлива обусловлены необходимостью повышения радиационной стабильности топлива с одновременным повышением степени его выгорания, что может быть обеспечено увеличением среднего размера зерна до уровня 25-50 мкм.

Другой не менее важной проблемой для уран-эрбиевого керамического топлива является обеспечение гомогенного распределения выгорающего поглотителя по объему таблетки. Гомогенное распределение эрбия по объему таблетки обуславливает равномерное выгорание поглотителя, уменьшает вероятность появления локальных участков деструкции материала при облучении.

Введение эрбия в топливные таблетки в виде оксида эрбия (Er2О3), как это реализуется в существующих мировых технологиях изготовления уран-эрбиевого топлива, не может обеспечить в спеченных таблетках гомогенное распределение эрбия, так как термическая диссоциация оксида эрбия проходит при температуре около 2000 °С, то есть при температуре спекания топливных таблеток (1750°С) частицы оксида эрбия в материале таблеток не растворяются. Более того, нерастворившиеся частицы оксида эрбия подавляют рост зерна в таблетке даже при добавлении в нее оксидов, обуславливающих при спекании активный рост зерна в таблетках.

В связи с этим обеспечение роста зерна до уровня 25ч50 мкм в таких таблетках ядерного уран-эрбиевого керамического топлива затруднено.

Решение поставленной проблемы предлагается в патенте «Таблетка ядерного уран-эрбиевого керамического топлива» и рассматривается в следующем разделе [5].

Описание достижений за обозреваемый период по данной технологии

Краткое описание патента «Способ изготовления таблеток ядерного топлива с выгорающим поглотителем» № 2353988:

Способ включает приготовление закиси-окиси с выгорающим поглотителем, приготовление пресс-порошка, прессование, спекание и шлифование.

Задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления таблеток ядерного топлива, обладающего более высокими технико-экономическими показателями и обеспечивающего возможность регулирования пористой структуры таблеток.

В результате решения данной задачи можно получить новые технические результаты, заключающиеся в том, что регулируется размер и форма пор в спеченных таблетках, обеспечивается однородная пористость по объему таблетки при возможности одновременного регулирования уровня «доспекаемости» таблеток.

Данные технические результаты достигаются тем, что в способе изготовления таблеток с выгорающим поглотителем, включающем приготовление закиси-окиси с выгорающим поглотителем, приготовление пресс-порошка, прессование, спекание и шлифование на стадии приготовления закиси-окиси с выгорающим поглотителем в качестве сырья используют как бракованные спеченные таблетки, так и шлифовальную пыль с любым отличным от номинального в таблетках содержанием поглотителя, а на стадии приготовления пресс-порошка полученную закись-окись в шихту добавляют в количестве до 20 мас.%, причем достижение номинального содержания выгорающего поглотителя в таблетках достигают путем варьирования количества добавок в шихту закиси-окиси в зависимости от содержания в ней поглотителя.

Отличительная особенность описываемого изобретения состоит в следующем. Известные способы изготовления топливных таблеток с поглотителем предполагают использование или только «чистой» закиси-окиси - U3O 8, или закиси-окиси с тем же номинальным содержанием выгорающего поглотителя, как и в таблетках, не предполагая использования закиси-окиси с содержанием выгорающего поглотителя, отличным от номинального в таблетках. При этом количество добавляемой закиси-окиси, как правило около 15 мас.%, (но не более 20 мас.%, т.к. большее количество закиси-окиси приводит к существенному снижению плотности спеченных таблеток и увеличению их «доспекаемости»).

Следует подчеркнуть, что описываемый способ, в отличие от известных, предполагает использование в качестве добавки закиси-окиси с любым, отличным от номинального в таблетках, содержанием выгорающего поглотителя.

Изменяя, в зависимости от содержания в закиси-окиси выгорающего поглотителя, ее количество, в шихте (в пределах 20 мас.%), обеспечивают номинальное содержание поглотителя в таблетках [1].

Краткое описание патента «Ядерное уран-гадолиниевое топливо высокого выгорания на основе диоксида урана и способ его получения (варианты)» № 2362223:

Изобретение относится к области ядерной энергетики и может быть использовано для получения ядерного топлива высокого выгорания на основе диоксида урана. Технической задачей заявляемого изобретения является повышение глубины выгорания топлива при его эксплуатации до 70-100 МВт сут/кг U. Поставленная задача решается за счет того, что ядерное уран-гадолиниевое топливо высокого выгорания на основе диоксида урана содержит алюминий от 0,005 до 0,03 мас.% и хром от 0,005 до 0,015 мас.% по отношению к общей массе изотопов урана, а также оксид гадолиния от 0,3 до 10 мас.% по отношению к общей массе приготовляемой смеси диоксида урана, оксида гадолиния, оксидов алюминия и хрома, причем оксиды равномерно распределены по всему объему топлива, а размер зерен диоксида урана составляет от 20 до 45 мкм. В соответствии с первым вариантом способа получения ядерного уран-гадолиниевого топлива высокого выгорания на основе диоксида урана готовят порошки диоксида урана, оксида гадолиния, оксида хрома и оксида алюминия, пластификатора, порошки оксида хрома и оксида алюминия предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 700 до 800°С и измельчают до размера частиц менее 40 мкм; готовят однородную смесь порошков диоксида урана, оксида гадолиния, оксидов алюминия и хрома с пластификатором, проводят подготовку пресс-порошка, прессование таблеток из пресс-порошка, их высокотемпературное спекание и шлифование. В соответствии со вторым вариантом способа готовят порошки диоксида урана, закиси-окиси урана, оксида гадолиния, оксида хрома и оксида алюминия, пластификатора, порошки оксида хрома и оксида алюминия предварительно прокаливают на воздухе при температуре от 700 до 800°С и измельчают до размера частиц менее 40 мкм, готовят однородную смесь порошков диоксида урана, оксида гадолиния, закиси-окиси урана, оксидов алюминия и хрома с пластификатором, причем порошок закиси-окиси урана берут в количестве до 15 мас.% к общей массе диоксида урана, закиси-окиси урана, оксида гадолиния, оксидов алюминия и хрома, проводят подготовку пресс-порошка, прессование таблеток из пресс-порошка, их высокотемпературное спекание и шлифование [4].

Краткое описание патента «Таблетка ядерного уран-эрбиевого керамического топлива» № 2339094:

Изобретение относится к ядерной технике, в частности к конструкциям твэлов для энергетических канальных уран-графитовых реакторов типа РБМК, в которых используется ядерное уран-эрбиевое керамическое топливо.

Задачей настоящего изобретения является разработка и создание таблетки ядерного уран-эрбиевого керамического топлива, имеющей гомогенное распределение эрбия в таблетке и размер зерна в диапазоне 25ч50 мкм.

Таблетка ядерного уран-эрбиевого керамического топлива содержит спрессованный и спеченный порошок диоксида урана (UO2). В состав таблетки входит эрбий в смеси с порошком диоксида урана (UO2) в виде растворимого в диоксиде урана (UO2) азотнокислого раствора в количестве от 0,36 до 0,64 вес.% по эрбию совместно с добавкой из порошка оксида алюминия (Al2О3) с порошком одного из оксидов следующего ряда: TiO2, Nb2O5, SiO2, CaO, MgO либо только одна добавка минеральных алюмосиликатов: каолин, метакаолин, галлаузит, монтмориллонит, вермикулит. Таблетка содержит добавки в количестве 0.0020ч0.10 вес.% каждого элемента по отношению к урану при соотношении: 40ч85% Al - для оксида алюминия, остальное - оксидообразующий элемент из указанного ряда оксидов. В зависимости от выбора вида оксидной или минеральной алюмосиликатной добавки из указанных рядов размер зерна таблетки составляет - 25ч50 мкм. Плотность таблетки составляет от 10,0 до 10,8 г/см3, сохранение термической стабильности геометрических размеров - в пределах 0,1ч0,3%. Эрбий в виде азотнокислого раствора гомогенно распределен по объему таблетки без образования нерастворяющихся частиц оксида эрбия. Изобретение позволяет создать таблетку ядерного уран-эрбиевого керамического топлива, имеющую гомогенное распределение эрбия в таблетке и размер зерна в диапазоне 25ч50 мкм [5].

Сравнительный анализ трех описанных выше патентов

Целью рассмотренных изобретений является повышение степени выгорания топлива за счет увеличения обогащения топлива по U235. При этом возникает проблема, связанная с ухудшением рабоспособности твэлов. Эта проблема определяется многими факторами: увеличивается выход газообразных продуктов деления, изменяется пористость, размер зерна, ухудшается теплопроводность, обнаруживается неравномерность распределения оксида гадолиния или эрбия в таблетке.

В первом патенте (№ 2353988) возникающие трудности предлагается решить введением в шихту (U,Сd)3O8 до 20% масс, благодаря чему повышается плотностью таблетки, понижается «доспекаемость» и открытая пористость, становится равномерным распределением пор в микроструктуре и существенно уменьшается их размер.

Во втором патенте (№ 2362223) возникающие проблемы предлагается решить введением в шихту (U,Сd)O2 добавок алюминия и хрома (в оптимальных пропорциях), при этом повышается размер зерна, уменьшается количество ГПД и оптимизируется структура пористости.

В третьем патенте (№2339094) отличительная особенность описываемого изобретения состоит в следующем. Таблетка содержит в составе эрбий не в виде оксида эрбия (Er2О3), а в виде азотнокислого раствора, что обеспечивается введением в порошок диоксида урана (UO2) на стадии приготовления пресс-порошка азотнокислого раствора эрбия, растворимого в диоксиде урана (UO2). Кроме этого, в состав таблетки также на стадии приготовления пресс-порошка вводятся активизирующие рост зерна добавки из порошка оксида алюминия (Al2O3) с порошком одного из оксидов следующего ряда: TiO2, Nb2O5, SiO2, СаО, MgO либо вводится только одна добавка минерального алюмосиликата (каолин, метакаолин, галлаузит, монтмориллонит, вермикулит). Данный способ приготовления таблетки обеспечивает получение таблеток с содержанием по Er 0,36-0,64 вес.%. Таким образом, без введения эрбия в виде азотнокислого раствора в состав предлагаемой таблетки совместно с оксидными добавками или минеральными алюмосиликатами указанные выше технические результаты не могут быть реализованы из-за отсутствия условий гомогенного распределения эрбия по объему таблетки [5] .

Таблица 1. Основные характеристики топлива на основе диоксида урана.

Название показателя	Первый патент № 2353988	Второй патент № 2362223	Третий патент № 2339094
Размер зерна (мкм)	7,00-10,3	20-45	25-50
Содержание Cd или Er (%)	Около 2,7% (Cd)	0,3-10% (Cd)	0,36-0,64% (Er)
Объемная доля открытых пор (%)	0,1-1,5	Около 0,7	0,3
Плотность (г/см3)	10,29-10,48	10,4-10,7	10,0-10,8
Содержание закиси-окиси урана (%)	В виде (U,Cd)3O8: достигает 20%	15% (U3O8 добавляется во втором методе)	-
Содержание добавок (%)	-	Al (0,005-0,03 мас.%), Cr (0,005-0,015 мас.%)	Al2O3 и другой оксид из списка (см. выше) 0,0020-0,10 вес.%
Доспекаемость (%)	0,18-0,82	-	0,1-0,3
Условия спекания таблеток	Водородосодержащая среда, t=1750°С	Водородосодержащая среда, t=1720-1750°С	t=1720-1750°С, 4 часа

В каждом патенте было приготовлено несколько образцов с различными характеристиками, диапазон вариации которых представлен в таблице.

Добавки для улучшения качества вводятся во втором и третьем патенте. Самое мелкое зерно получают способом, описанным в первом патенте, а самое крупное - в третьем.

Краткое описание патента «Способ нанесения покрытия из выгорающего поглотителя нейтронов на основу - топливные таблетки из оксида урана» № 2175151:

Задачей настоящего изобретения является создание способа нанесения покрытия из выгорающего поглотителя нейтронов на основу - топливные таблетки из диоксида урана, обеспечивающего улучшенные параметры теплосъема при одновременном повышении экономичности и эффективности использования ядерного топлива.

Сущность изобретения: способ заключается в последовательном формировании слоев на цилиндрической поверхности таблеток, при этом оксидосодержащие слои чередуются со слоями из диборида циркония. Нанесение покрытия осуществляют из паровой фазы при термическом разложении боргидрида циркония. Для формирования оксидосодержащих слоев осуществляют периодическую подачу кислорода. Нанесение различных по составу слоев осуществляют в одном аппарате в рамках единого технологического процесса путем изменения только одного параметра - концентрации кислорода в его смеси с парами боргидрида циркония. Технический результат - увеличение надежности сцепления поверхности топливных таблеток с защитным покрытием и снижение паразитного захвата нейтронов.

Изобретение относится к области производства топлива для ядерных реакторов и может быть использовано для реакторов с тепловыми нейтронами.

Данный способ нанесения покрытия позволяет получить покрытие, содержащее диборид циркония толщиной более 9 мкм в едином технологическом цикле [6].

Выводы:

Патент № 2353988:

Анализ результатов показал, что таблетки с добавкой закиси-окиси, в состав которой входит закись-окись с поглотителем, независимо от содержания в ней поглотителя и ее происхождения, отличаются более высокой плотностью, пониженной «доспекаемостью» и открытой пористостью, равномерным распределением пор в микроструктуре, более правильной формой пор и существенно меньшим их размером [1].

Патент № 2362223:

Таким образом, проведенные исследования показывают, что ядерное уран-гадолиниевое топливо, выполненное в соответствии с вариантами изобретения, существенно превосходит стандартное топливо по показателю средний размер зерна 20-45 мкм (вместо 10-20 мкм) и соответствует другим основным требованиям, предъявляемым к перспективному ядерному топливу. Практическое использование предлагаемого топлива позволит существенно повысить надежность твэлов при работе атомных электростанций как в штатных, так и переходных режимах, и повысить глубину выгорания такого топлива [4].

Патент № 2339094:

Применение предлагаемой таблетки ядерного уран-эрбиевого керамического топлива позволит уменьшить выход газообразных продуктов деления под оболочку твэла, повысить выгорание топлива, уменьшить расход ядерного топлива на единицу выработанной энергии и сократить объем отработавшего ядерного топлива, т.е. достичь названных технических результатов [5].

Патент № 2175151:

При решении данной задачи реализуются новые технические результаты, заключающиеся в увеличении надежности сцепления поверхности топливных таблеток с защитным покрытием при одновременном снижении паразитного захвата нейтронов [6].

В данной работе была обоснована необходимость использования выгорающих поглотителей нейтронов в керамическом ядерном топливе на основе диоксида урана. Рассмотрены возможности использования гадолиниевого, эрбиевого и борсодержащего выгорающих поглотителей. Описаны сложности, с которыми сталкивались в процессе внедрения и эксплуатации уран-гадолиниевого, уран-эрбиевого топлива и таблеток с покрытием из борида циркония. Предложены пути решения данных проблем описанные в приведенных патентах. Была проведена сравнительная характеристика патентов, выявлены их отличительные черты и различия в характеристиках полученного топлива.

Рассмотренные методы подтверждаю перспективу использования выгорающих поглотителей нейтронов в керамическом ядерном топливе на основе диоксида урана, дальнейшее развитие и усовершенствование технологий в данной области для улучшения показатель качества ядерного топлива. Примером успешного использования уран-эрбиевого топлива служит Игналинская атомная электростанция (два энергоблока с канальными реакторами кипящей воды РБМК-1500) [7].

Список литературы

1). Способ изготовления таблеток ядерного топлива с выгорающим поглотителем: пат. №2353988 Р.Ф.: МПК G21C3/62, Иванов А.В.; Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Машиностроительный завод". - № 2007135532/06; заявл. - 26.09.2007.

2). Способ получения ядерного керамического уран-эрбиевого топлива: пат. №2382424 КЗ.: МПК G21C3/62, Бежецкий С.В., Патентообладатель:
Акционерное общество "Ульбинский металлургический завод"; - №2007130040/06; заявл. - 12.11.2007, опублик. - 20.02.2010.

3). Хасанов О.Л. «Оже-спектроскопия механоактивированных порошков диборида циркония»; - УДК 621/763 - Известия Томского политехнического университета. 2011. Т. 318. №2 - пост. - 08.09.2010.

4). Ядерное уран-гадолиниевое топливо высокого выгорания на основе диоксида урана и способ его получения (варианты): пат. №2362223 Р.Ф.: МПК G21C21/02, Лысиков А.В.; Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Высокотехнический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара". - №2007137747/06; заявл. - 11.10.2007, опублик. - 20.07.2009.

5). Таблетка ядерного уран-эрбиевого керамического топлива: пат. №2339094 КЗ: МПК 21C3/62, Добринский В.С.; Патентообладатель:
Акционерное общество "Ульбинский металлургический завод". - №2005130942/06; заявл. - 05.10.2005, опублик - 10.04.2007.

6). Способ нанесения покрытия из выгорающего поглотителя нейтронов на основу - топливные таблетки из оксида урана: пат. №2175151 Р.Ф.: МПК 7 G21C3/20, G21C3/62, Мельников Е.В.; Патентообладатель:
РНЦ "Курчатовский Институт". - № 2000117494/06, заявл. - 05.07.2000, опублик. - 20.10.2001.

7). «Усовершенствование активных зон реакторов РБМК-1500Игналинской АЭС. Внедрение уран-эрбиевого топлива». - Воронцов Б. - ENERGETIKA. 2007. Nr. 1. P. 45-49

Размещено на Allbest.ru

курсовая работа "Керамическое ядерное топливо на основе диоксида урана с выгорающим поглотителем" скачать

Подобные документы

Ядерное топливо. Ядерные реакции
Сущность цепной ядерной реакции. Распределение энергии деления ядра урана между различными продуктами деления. Виды и химический состав ядерного топлива. Массовые числа протона и нейтрона. Механизм цепной реакции деления ядер под действием нейтронов.

реферат [34,4 K], добавлен 30.01.2012
Уран (элемент)
Уран - элемент атомной энергетики и сырье для получения энергетического элемента - плутония. Развитие исследований урана подобно порождаемой им цепной реакции. Важный шаги в изучении урана. Минералы и руды урана, их различие по составу, происхождению.

реферат [40,1 K], добавлен 20.01.2010
Эволюция продуктов деления ядерного реактора
Расчет скорости удельного выгорания. Содержание изотопов урана в природном и обогащенном топливе. Изменение активности для 10 временных точек в абсолютных единицах. Характеристики радионуклидов цепочки. Определение содержания стабильного радионуклида.

курсовая работа [234,6 K], добавлен 22.06.2015
Расчет характеристик ядерного реактора и эволюции радионуклидов за время кампании и время выдержки облученного ядерного топлива
Определение удельного выгорания топлива ядерного реактора. Содержание изотопов урана в природном и обогащенном его вариантах. Анализ эволюции изотопов плутония во время кампании, изменение весового соотношения продуктов деления к концу кампании.

курсовая работа [678,8 K], добавлен 11.03.2013
Проверка возможностей нейтронного спектрального анализа для контроля содержания и изотопного состава урана разного обогащения
Изучение спектров пропускания резонансных нейтронов проб урана различного обогащения. Устройство и принцип работы времяпролетного спектрометра на основе ускорителя электронов. Контроль изотопного состава урана путем нейтронного спектрального анализа.

дипломная работа [1,8 M], добавлен 16.07.2015
Топливо в структуре энергетических ресурсов
Классификация и виды топлив. Происхождение, способы добычи и применение различных видов топлив. Основные современные виды и характеристика топлив. Ядерное и ракетное топливо. Твердое и жидкое топливо. Уровень мирового потребления различных видов топлива.

курсовая работа [66,1 K], добавлен 16.05.2011
Топливные ресурсы. Классификация топлив. Состав топлива
Органическое и ядерное топливо, виды, классификация по агрегатному состоянию. Состав газообразного топлива. Добыча органического топлива, проблемы правового и экологического характера. Современная ситуация на мировом газовом рынке, роль сланцевого газа.

реферат [20,3 K], добавлен 27.01.2012
Ядерная энергетика
Деление тяжелых ядер. Реакция деления ядра урана-235. Развитие цепной реакции деления ядер урана. Коэффициент размножения нейтронов. Способы уменьшения потери нейтронов. Управляемая ядерная реакция. Главные условия протекания термоядерной реакции.

презентация [459,5 K], добавлен 25.05.2014
Производство ядерных материалов
Ядерная промышленность и энергетика. Добыча урановой руды и получение соединений урана. Изготовление тепловыделяющих элементов. Использование ядерного топлива в реакторах для производства электроэнергии. Переработка и захоронение радиоактивных отходов.

реферат [1,1 M], добавлен 23.04.2015
Проверка возможностей нейтронного спектрального анализа для контроля содержания и изотопного состава урана разного обогащения
Изучение спектров пропускания резонансных нейтронов проб урана различного обогащения. Устройство и работа времяпролетного спектрометра на основе ускорителя электронов. Анализ содержания изотопов по площадям резонансных провалов в измеренных спектрах.

дипломная работа [710,4 K], добавлен 23.02.2015

Другие документы, подобные "Керамическое ядерное топливо на основе диоксида урана с выгорающим поглотителем"

весь список подобных работ

скачать работу можно здесь

сколько стоит заказать работу?

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.