ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Совместимость молибдена с окисным топливом из "Молибден в ядерной энергетике " Спеченная двуокись урана при комнатной температуре на воздухе окисляется слабо, но в порошкообразном состоянии, при размере зерна меньше 0,5 мкм, она пирофорна. При нагреве на воздухе двуокись урана интенсивно поглощает кислород и превращается в закись-окись UaOa. Двуокись урана допускает высокие степени выгорания без заметного распухания и нарушения геометрических размеров твэлов [45]. Так, при выгорании до 15,5 ат. % увеличение объема спеченной до 95% плотности двуокиси урана не превышает 8%. Верхняя граница распухания при выгорании до 9 ат. % составляет 0,33 /о на 1 ат. % выгорания и не зависит от температуры в интервале от 760 до 1980° С. [c.130] При выгорании более 9 ат. % распухание интенсифицируется, а изменение объема составляет в среднем 0,7% на 1 ат. % выгорания. Снижение плотности спеченной двуокиси урана до 81% от теоретической уменьшает распухание, но при этом резко снижается прочность ее при сжатии [30]. [c.130] Газовыделение в зазоры повышает внутреннее давление и создает опасность разрушения оболочки. Обычно при изготовлении твэлов зазоры заполняют гелием, имеющим лучший коэффициент теплопроводности по сравнению с воздухом и аргоном. При газовыделении в зазоры ухудшается теплопередача между топливом и оболочкой, что приводит к повышению температуры сердечника. При облучении снижается и без того низкая теплопроводность двуокиси урана. Малая теплопроводность и обусловленные ею высокие термические напряжения) вследствие большого градиента температуры вызывают растрескивание сердечника, причем трещины распространяются обыч--но в радиальном направлении. Облучение сопровождается изменением структуры спеченной двуокиси вследствие рекристаллизации и образованием столбчатых кристаллов, охватывающих до 70% всей площади поперечного сечения сердечника. Отклонение состава двуокиси урана от стехиометричного интенсифицирует также рост зерна. В центре цилиндрических таблеток или стержней, т. е. в зоне наивысшей температуры при облучении, образуется полость. При возрастании температуры в центре сердечника твэла до температуры плавления образование полости облегчается. При облучении свободно засыпанной или уплотненной, но неспеченной, двуокиси урана происходит интенсивное спекание частиц при температуре ж 900° С. [c.131] Взаимодействие спеченной двуокиси урана с молибденом. В литературе [30] имеются сведения, что молибденовые оболочки совместимы со спеченной двуокисью урана до 1200° С. После выдержки в течение 1000 ч при этой температуре никакой реакции между молибденом и двуокисью урана не наблюдали. [c.131] При испытании этой системы выяснили, что работа выхода электронов для канала с топливом изменяется более резко (рис. 6.4). С увеличением продолжительности испытания это отклонение уменьшается, так как исчезает избыточный кислород в окисном топливе. После окончания эксперимента на коллекторе канала с топливом обнаружили значительное количество окиси молибдена. На коллекторах каналов без топлива окиси молибдена обнаружено не было. Отсюда был сделан вывод, что окись молибдена образовалась на поверхности эмиттера вследствие диффузии кислорода из топлива через стенки и сконденсировалась на коллекторе, имеющем более низкую температуру (см. рис. 6.3). [c.133] В работе [117] определены коэффициенты взаимной диффузии в интервале 1700—2400° С в поли- и монокристаллах молибдена и вольфрама для области концентраций от 10 до 90% вольфрама. Найдено, что они при этом изменяются от 3,16Х Х10 до 4,67-10- см /с, а энергия активации Q — от 87,5 до 120,0 ккал/г-атом. [c.134] Из предыдущего обсуждения следует, что спеченная двуокись урана хорошо совместима с вольфрамом, но при температуре выше 2000° С она способна возгоняться и конденсироваться на холодных частях аппаратуры. [c.134] Главной проблемой при применении окисного топлива и вольфрамового эмиттера или молибденового эмиттера с вольфрамовым покрытием является сохранение размеров ЭГК при облучении, так как в процессе длительного облучения потоком свыше 3 102° распад/см при 1900° К наблюдается небольшое распухание стержней твэлов для малых диаметров (1,3—1,6 см). Вольфрамовый эмиттер с двуокисью урана облучали в вакууме при температуре 1900 К в течение 9875 ч до 3-10 распад/см . Максимальное увеличение диаметра эмиттера после облучения было незначительным и достигало на высоте 3/8 от дна всего лишь 0,030 мм по высоте изменение размера не превышало 0,028 мм. [c.134] Вернуться к основной статье