Диоксид урана

Ядерное (урановое) топливо — основной компонент загружаемых в реактор тепловыделяющих элементов (твэлов) и тепловыделяющих сборок (ТВС). Топливные таблетки из диоксида урана защищены от прямого контакта с теплоносителем оболочками твэлов, обычно выполняемыми из циркониевых сплавов. [c.11]

В соответствии с рис. 8.2 топливные сборки активной зоны и зоны воспроизводства помещены в напорном коллекторе, смонтированном на напорной камере корпуса реактора. Активная зона 10 состоит из топливных сборок с ядерным топливом — диоксидом урана значительного обогащения. По торцам и периметру она окружена экраном — зоной воспроизводства из [c.82]

Контроль качества сердечников твэлов из керамического ядерного топлива на основе диоксида урана или смеси оксидов урана и плутония осуществляют вихретоковым дефектоскопом, позволяющим обнаружить посторонние металлические включения массой более 10 мг, карбидные и другие электропроводящие примеси и образования, приводящие к разрушению оболочки в процессе эксплуатации. [c.345]

Порошок урана (температура плавления 1130°С) получают электролизом фторидных расплавов, кальцие- или магниетермическим восстановлением триоксида или диоксида урана и другими методами. Порошок плутония может быть получен измельчением плавленого металла (температура плавления плутония 640 °С), например по методу гидрирование - дегидрирование (насыщение компактного плутония водородом при 150 °С и разложение РиН при температуре > 420 °С в высоком вакууме). [c.230]

Горячее прессование порошка диоксида урана проводят при давлениях 100- 150 МПа и температуре 1650°С в графитовых матрицах практически без изотермической выдержки, чтобы не загрязнить UOj углеродом. [c.231]

Заготовки из диоксида урана, полученные в гидростате при давлениях 200-350 МПа или шликерным формованием, можно спекать в водороде при 1700- 1800°С и изотермической выдержке 4-8 ч. [c.231]

Для изготовления технических изделий практическое значение имеет UOj. Технический диоксид урана получают химической переработкой урановых руд, в первую очередь минерала уранита, содержащего 50—60% UO2, и урановой смоляной руды. Чистый кристаллический диоксид урана — порошок коричневого цвета плотностью [c.154]

Диоксид урана — непластичный материал, и изделия из него могут быть изготовлены методами, характерными для непластичных материалов прессованием с органическими связками, шликерным литьем и протяжкой. Для прессования изделий из него необходимо давление примерно 70 МПа. Литье из водной суспензии осуществляется в гипсовые формы с pH суспензии 2—3. Суспензию подготавливают путем помола UO2 в стальной мельнице стальными шарами с последующей отмывкой соляной кислотой. Стержни изготовляют гидростатическим прессованием или протяжкой. [c.154]

Диоксид урана UO2 получают восстановлением UO3 в среде во- досюда при 700 °С. Это кристаллическое соединение может быть весьма нестехиометрическим и иметь состав от Oi,e до 02,25. Диоксид уран% термодинамически устойчив при нагреве в вакууме или в восстановительной атмосфере до 1600 °С, в присутствии кислорода способен растворять его в себе (подробнее об UO2 см. в гл. 9). [c.154]

Диоксид урана — вещество темно-коричневого цвета, обладает высокой твердостью и хрупкостью, отличается от других кислородных соединений урана способностью испаряться без разложения. При рабочих температурах давление паров низкое, при 2360 °С оно составляет около 1 мм рт. ст. (133,3 Па). UO2 — полупроводник, его удельная теплопроводность при 20°С весьма низка, но с увеличением температуры возрастает. Температурный коэффициент линейного расширения UO2 несколько увеличивается с ростом температуры и при 24— [c.309]

Основные качества диоксида урана, обеспечившие широкое применение в ядерной энергетике, следующие [c.309]

Наряду с этими достоинствами диоксид урана обладает серьезным недостатком — очень малой теплопроводностью, резко снижающейся с увеличением температуры (рис. 9.11). Малая теплопроводность вызывает появление в твэле очень резких перепадов температуры от центра сердечника к периферии (к оболочке). Например, в твэле реактора на быстрых нейтронах температура диоксида [c.309]

Порошок UO2 гигроскопичен, легко окисляется на воздухе при комнатной температуре. Обращение с диоксидом урана требует применения защитных средств — инертной сухой атмосферы или хорошего вакуума. Содержание влаги в исходном (для приготовления шихты и прессования) порошке UOa не должно превышать 0,1%. [c.310]

Диоксид урана применяется в твэлах в виде брикетов (таблеток или стерженьков), которые получают холодным прессованием с последующим спеканием в печи при температурах 1600—1700 °С в безокислительной атмосфере. Чем выше температура спекания, тем выше плотность брикетов. Схема процесса изготовления таблеток из UO2 показана на рис. 9.12. [c.310]

Конверсия иРб в UO2. В технологии и экономике производства уранового оксидного топлива важное место занимает конверсия обогащенного урана, поступающего с разделительных заводов в виде иРб, в диоксид урана UO2. Весь обогащенный уран проходит эту стадию. Применяются как мокрые , так и сухие методы, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки. [c.312]

Спеченный диоксид урана — очень твердое и хрупкое соединение. Усилие прессования таблеток выбирается весьма высоким — до 2-10 кгс/см (2-10 МПа). Холодное прессование порошка UO2 при давлении (1,4—1,5) 10 кгс/см (1,4—1,5 МПа) дает плотность изделия около 6 г/см1 Более высокая плотность достигается в процессе спекания. Теоретическая плотность UO2 равна 10,96 г/см . Обычно в промышленном производстве получают плотность таблеток из спеченной UO2 в пределах 10,4—10,6 г/см , т. е. 95—97 /о теоретической. [c.314]

Производство наиболее широко распространенных твэлов из диоксида урана состоит из следующих технологических стадий или переделов. [c.323]

Подготовка ядерного топлива приготовление порошков оксидного топлива путем конверсии гексафторида в диоксид урана, прессование и получение спеченных таблеток, шлифование, выходной контроль и комплектование таблеток для снаряжения твэлов. [c.323]

При определенных условиях может оказаться целесообразным организовать изготовление твэлов и ТВС на нескольких заводах или вести полностью на одном комплексном заводе. В табл. 9.5 приведены производственные характеристики некоторых таких заводов, принадлежащих ведущим фирмам США. Обычно производство топлива для твэлов начинается с превращения в диоксид урана поступающего на завод гексафторида, поставляемого с обогатительного завода. Циркониевые трубки и прокат поступают также со специализированного завода. [c.324]

Во Франции и США разработаны аппараты растворения непрерывного действия барабанного типа. Ядерная безопасность может достигаться добавлением в раствор нейтронных поглотителей (например, гадолиния) или комбинацией ядерно-безопасной геометрии аппарата с поглотительными вставками. Растворы тщательно осветляются с использованием фильтров из мелкопористой нержавеющей стали (диаметр пор 3 мкм) или центрифуг. Растворение диоксида урана в азотной кислоте происходит по реакции [c.358]

Диоксид урана 308—312 Диффузия газовая 203 Длина свободного пробега молекулы 260 [c.474]

Таблетки из диоксида урана 310— 311 [c.476]

Рис. 2.1. Зависимость теплопроводности диоксида урана от температуры

Надежный отвод теплоты от активной зоны для реакторов типа ВВЭР предполагает отсутствие кризиса теплосъема и плавления таблеток из диоксида урана во всех режимах нормальной эксплуатации и при их нарушениях. Как показали исследования, для активных зон ВВЭР, использующих твэлы относительно малого диаметра, условие недостижения кризиса является более жестким, а режимы, связанные с потерей расхода (отключениями ГЦН), определяющими для установления предельных значений тепловой мощности реактора. Вследствие низкой теплопроводности и достаточно высокой теплоемкости диоксида урана тепловая мощность реактора изменяется со значительным запаздыванием по отношению к изменениям нейтронного потока, и быстрое введение в активную зону поглотителей при уменьшении расхода через реактор — недостаточно эффективная мера для обеспечения надежного теплоотвода в авариях, связанных с потерей теплоносителя. Поэтому в проектах реакторов типа ВВЭР предусматриваются технические средства, направленные в аварийных случаях на сохранение достаточного расхода теплоносителя через активную зону в течение времени, требуемого [c.93]

Несмотря на тщательность обоснования работоспособности твэлов и контроль за соблюдением нормальных условий теплообмена, не удается обеспечить абсолютную герметичность оболочек твэлов при их эксплуатации. Предельное число дефектов твэлов, допускаемое проектами АЭС с ВВЭР, составляет 1% с дефектами типа газовой неплотности и 0,1% с прямым контактом теплоносителя и диоксида урана. Суммарная удельная радиоактивность продуктов деления в теплоносителе ГЦК, соответствующая такой неплотности твэлов, составляет 0,05— 0,1 Ки/л на момент отбора пробы при 100%-ной тепловой мощности реактора (при этом удельная активность негазообразных продуктов деления через 2 ч после отбора пробы равна 5-10 —5-10 Ки/л). Все системы и сооружения, обеспечивающие радиационную безопасность АЭС, рассчитаны на возможность длительной работы с указанными предельными значениями активности теплоносителя без нарушения действующих санитарных норм. Реально наблюдаемые на действующих блоках с ВВЭР значения удельной активности теплоносителя на один-два порядка ниже предельных значений. [c.94]

С 1977 г. на реакторе ИВВ-2М используют трубчатые твэлы с топливом в виде дисперсии диоксида урана в алюминиевой матрице и оболочками из алюминиевого сплава. Несмотря на то что разгерметизация оболочек твэлов на ИВВ-2М — явление редкое, активность теплоносителя и отложений на поверхностях первого контура в отличие от энергетических реакторов обусловлена в основном продуктами деления урана [1] наблюдаемая активность продуктов деления в теплоносителе первого контура не может быть объяснена технологическим загрязнением поверхностей твэлов ураном. Правильный выбор модели поведения активности определяет наиболее эффективные конкретные меры по борьбе с таким отрицательным явлением, как накопление активности, поэтому важна проверка гипотезы об изменении поверх-ностнрго загрязнения активной зоны ураном как о процессе, определяющем поведение продуктов деления в первом контуре ИЯР, и исследование основных характеристик этого процесса. [c.135]

Исходные оксиды для производства керамики могут быть получены различными путями. Например, диоксид урана UOj с частицами размером 0,5-Юмкм образуется при распылении водного раствора уранилнитрата в химическом реакторе при температуре 1100°С раствор в этот реактор вдувают через распылитель, установленный в центре горелки, служащей для обогрева реактора за счет сжигания пропано-воздушной смеси (эта смесь одновременно распыляет раствор уралнилнитрата). Таким же способом можно получать смеси оксидов UOj-ThOj, иОз-РиОз и др., используя смеси водных растворов нитратов соответствующих металлов. [c.231]

Ядерное горючее из диоксида урана в виде спеченных или горячепрессованных таблеток, либо UOj применяют в виде порошка неспечен-ного виброуплотненного или подвергнутого ротационной ковке в оболочке ТВЭЛа. [c.231]

Для получения таблеток исходный порошок диоксида урана прессуют при небольшом давлении, измельчают брикет, просеивают и снова прессуют образовавшийся порошок (часто с пластификатором -стеаратом цинка, поливиниловым спиртом, полиэтиленгликолем, камфорой, полистиролом, парафином) при давлении 400-700 МПа прессовку без пластификатора спекают при 1600- 1750 °С в течение 1-4ч в инертном газе, СОз, Нз или водяном паре (пластификатор удаляют предварительным отжигом при 600 - 800 °С). После спекания размер частиц в структуре составляет 18-32 мм, остаточная пористость <5%. Добавки до 0,5 TiOj, eOj, МЬзОд (каждого) снижают температуру спекания на несколько сот градусов вследствие активирования диффузионной подвижности атомов урана. [c.231]

Весьма распространены тепловыделяюш,ие элементы с диоксидом урана, дисперсионно распределенным в металлической матрице в количестве 20 - 40 %. Например, порошок UOj смешивают с порошком коррозионностойкой стали (матрица) или порошками металлов, входяш,их в ее состав (лучше применять мокрое смешивание), смесь прессуют и спекают заготовки в остро осушенном водороде при 1250 -1350 °С в течение 2 - 4 ч. Можно смесь порошков набить в металлическую форму или оболочку и горячей ротационной ковкой или прокаткой уплотнить до 95% от теоретической плотности. Иногда применяют шликерное или импульсное формование. [c.233]

Разработана технология получения дисперсий UOj-Al. Порошок алюминия (лучше, если частицы покрыты слоем нитрида алюминия) с частицами размером < 60 мкм смешивают с частицами диоксида урана размером 75-150 мкм, прессуют смесь и уплотняют заготовки, например горячей прокаткой с объемным обжатием до 30 %. В реакторах малой МОШ.НОСТИ (с органическими веш,ествами, водой под давлением или кипяш,их) эффективно использовать ТВЭЛы, в алюминиевой оболочке которых помеш,ены горячекатаные пластины из дисперсионной смеси, состояш,ей на 60 - 62 % из волокоТн уранового стекла (50 % UgOg) и слоев алюминия (остальное до 100%). Под горячую прокатку пластины получают либо горячим прессованием, либо прессованием в холодном состоянии и последуюш,им горячим прессованием до плотности 0,99 от теоретической. [c.234]

Известны ТВЭЛы с дисперсией диоксида урана в ВеО (частицы UOj Покрывают оксидом бериллия с добавкой пластификатора, полученные сферы прессуют при 150 МПа, заготовки отжигают в вакууме при 300 °С для удаления связки и спекают при 1700- 1750 °С в течение 10 ч в азотоводородной атмосфере) или в AljOg (смесь оксидов прессуют и спекают заготовки в водороде). [c.234]

Диоксид урана устойчив до температуры плавления только в чистом водороде или вакууме. При нагревании на воздухе до 600°С UO2 окисляется до UgOe. Поэтому использовать изделия UO2 можно только в восстановительной или нейтральной среде. По этой же причине изделия из UO2 спекают в среде инертного газа или в вакууме. Тонкодисперсный UO2 обладает пирофорными свойствами, сгорая до UsOs. [c.154]

Диоксид урана широко применяют как реакторное топливо в виде тепловыделяющих элементов в реакторах различных типов. Установлено, что UO2 — наиболее приемлемое ядерное горючее в энергетических реакторах. UO2 может быть либо в диспергированном виде в керамических или металлических матричных системах, либо в виде изделий — дисков, брусков, стержней, таблеток и др. Спеченный UO2 используют в качестве ядерного горючего в реакторах атомных ледоколов и в других целях. Работа с UO2 связана с вредным воздействием радиоактивного излучения, поэтому при раб1оте с UO2 необходимо строго соблюдать меры предосторожности и техники безопасности. [c.155]

Оксиды урана. Для урана характерны четыре основных окислительных состояния — с валентностью 3, 4, 5 и 6. Наиболее важными являются четырех- и шестивалентное, причем шестивалентный уран в водных растворах присутствует в виде иона уранила иОг + и является самым устойчивым соединением урана. Четырех- и шестивалентному состояниям в твердом виде отвечают два важнейших оксида иОг-уранил, или диоксид урана (коричневая окись), и наиболее устойчивый — триоксид иОз (оранжевая окись). С этими соединениями, а также с закисью-окисью U3O8 связаны главные процессы химической технологии урана. [c.154]

В настоящее время диоксид урана UO2 является самым распространенным и хорошо освоенным в промышленном производстве видом керамического ядерного топлива, используемого на АЭС, Это топливо применяется почти во всех современных водоохлажда- [c.308]

Теплопроводность диоксида резко снижается при увеличении температуры до 1200—1600 °С. Она слабо зависит от флюенса нейтронов, но весьма чувствительна к стехиометрическому составу, к соотношению атомов кислорода и урана (0 U). Практически используемый диоксид урана имеет состав не UO2, а UO2+X, где х может изменяться от О до 0,2. При производстве порошков и спеченных таблеток стремятся к получению состава, максимально близкого к стехиометрическому, допуская значение х не более нескольких сотых. При облучении нестехиометричность способствует росту зерна и выделению газообразных продуктов деления. [c.310]

Спеченный при температуре 1600—1700"С диоксид урана на воздухе становится более устойчивым к окислению. Но и в этих условиях могут происходить недопустимое насыщение влагой и адсорбционное насыщение поверхности кислородом воздуха. Поэтому перед укладкой в оболочки готовые таблетки из диоксида урана подвергают сушке, гарантирующей удаление влаги и адсорбированного кислорода. Неудаленная влага (и водород) способствует гидрированию материала оболочки и может привести к его разрушению и разгерметизации твэла. При взаимодействии с водой стехио-метрический состав UO2 заметно меняется, доходя до U02,2, что резко ухудшает теплопроводность. Если при нарушении герметичности через трещину в оболочке внутрь твэла будет просачиваться вода (теплоноситель), это может вызвать развитие аварии локальный перегрев, распухание и разрушение твэла. [c.310]

Диоксид урана может быть получен в виде очень тонкодисперсного порошка (крупностью несколько десятых долей микрометра) восстановлением в водороде некоторых соединений урана (UO3, UaOs, диураната аммония, пероксида, оксалата урана), а также окислением водяным паром металлического урана или гидрата урана. [c.313]

Следует отметить, что для изготовления одной активной зоны такого реактора, как РБМК-ЮОО, требуется около 200 000 комплектующих деталей из циркониевых сплавов, обработанных по высокому классу точности, а также свыше 14 млн. спеченных таблеток из диоксида урана, отшлифованных по наружному диаметру с допуском 0,025 мм. При изготовлении твэлов для одной комплектной активной зоны реактора РБМК-ЮОО выполняется около 240 000 индивидуально контролируемых герметичных швов. Все это обусловливает большую зависимость стоимости изготовления твэлов от уровня технологии и контроля и от объемов производства. [c.325]

Важнейшими показателями технического совершенства технологии химической переработки и очистки отработавшего топлива являются безвозвратные потери и конечная чистота регенерированных урана и плутония после их аффинажа. В исследованиях французских ученых и технологических разработках по усовершенствованию пьюрекс-процесса для заводов на мысе Аг применительно к топливу реактора LWR (с глубиной выгорания 25 000— 30 000 МВт-сут/т) на основе слабообогащенного (до 4 /о) диоксида урана ставилась цель достичь следующих нормативных значений допустимых безвозвратных потерь урана — 0,20 /о, плутония—0,25%. Содержание плутония в регенерированном уране — 10 мкг/кг активность -излучателей — не более удвоенной активности природного урана, а для плутония общая р+ тивность— не более 50 мКи/кг [ 2-10 расп./(с-кг)]. Содержание металлических примесей 0,57о- [c.372]

В настоящее время в качестве топлива чаще всего используют диоксид урана UO2, в реакторах типа ВТГР—карбид урана U , диспергированный в графитовой матрице. Диоксиды урана, плутония и тория имеют высокую температуру плавления (порядка 3100 К), допускают высокие степени выгорания без заметного распухания (увеличения объема при облучении) и нарушения геометрических размеров твэлов. При выгорании до 9 % распухание составляет 0,33 % на 1 % выгорания и не зависит от температуры в интервале 1033—2253 К, при выгорании более 9 % распухание интенсифицируется и изменение объема составляет в среднем 0,7 % на [c.135]

Диоксид урана обладает очень хорошей со-вмест1 мостью с большинством материалов, используемых для изготовления оболочек (табл. 2.3). [c.135]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...