Карбид урана

Существует несколько методов изготовления топливных сердечников. Наиболее распространенным среди них является химический золь-гель-процесс, разработанный в США [6]. Он обеспечивает получение сферических частиц из двуокиси и карбида урана с высокой плотностью ( 98% теоретической) в широком диапазоне размеров. Исходными продуктами при изготовлении топливных сердечников методами порошковой металлургии являются двуокись урана и углерод в виде сажи. При температуре 2800° С происходит взаимодействие двуокиси урана с углеродом и образование карбида урана. После спекания и сплавления частиц проводится их грануляция и рассев. [c.15]

Тепловыделяющий элемент ядерного реактора выполнен из смеси карбида урана и графита в виде цилиндрического стержня диаметром rf = 12 мм. [c.28]

При п = 3 и т = 2 бориды никеля и молибдена, карбиды урана и плутония. [c.74]

По способу размещения ядерного горючего в замедлителе различают реакторы гомогенные и гетерогенные. Активная зона гомогенного реактора представляет для нейтронов однородную смесь, состоящую из ядерного горючего и замедлителя, например, мелкие зерна карбида урана, равномерно размещенные в графитовом замедлителе, или расплавленная соль на основе атомов горючего. В гетерогенном реакторе делящееся вещество размещается в замедлителе в виде отдельных блоков или сборок блоков, образуя правильную геометрическую решетку- [c.10]

Карбид урана оплавленный (0,965) [85] [c.192]

Сравнительные характеристики тугоплавких окислов и карбидов урана, плутония и тория [c.128]

С связано с конструктивными трудностями. Тепловые элементы могут быть изготовлены из окиси урана, точка плавления которой t > 1400° С. Карбиды урана имеют температуру плавления выше 2200° С. Торий допускает применение температуры до = 900 ч- 1000° С. Применение урана в виде взвешенной смеси в жидких металлических теплоносителях допускает температуру выше 1000° С. [c.190]

Комбинация гелия и графита позволяет достичь более высокой рабочей температуры как топлива, так и теплоносителя. Однако, конструктивное оформление топлива кардинально видоизменяется. В подобных реакторах топливо размещено не в стерл<нях, а изготовляется в виде сферических топливных частиц малого диаметра из двуокиси или карбида урана, покрытых слоями уг- [c.22]

Предполагается использовать в качестве одной ветви термоэлемента карбид урана. Для получения разности потенциалов 1 В требуется температура горячего спая 1000° С. При 2000° С ток может достигать 50—60 А/см поверхности карбида урана с напряжением 2 В. Это позволяет получить электрическую мощность более 750 Вт на 1 см поверхности термоэлектрогенератора. Материалом второй ветви могут служить, например, пары цезия. [c.112]

В активной зоне реактора АЭС 330 МВт находится около 1500 ТВЭЛ из реакторного графита, имеющих форму гексагональной призмы размером под ключ 356 мм и высотой 787 мм. Активная зона делится на пять радиальных и две торцовые зоны, в которых ТВЭЛ имеют разное соотношение делящегося изотопа-и сырья для воспроизводства с целью равномерного тепловыделения. В качестве топлива первоначально используется смесь обогащенного до 93% по карбида урана и карбида тория в виде микрочастиц [c.158]

В работе [11] приведено описание проекта энергетической установки космического назначения с реактором на быстрых нейтронах тепловой мощностью 860 кет. Реактор выбран в форме полого шара с топливом из карбида урана-235 (60 мол. %) и карбида циркония (40 мол. %) и с графитовым отражателем толщиной 5 см, К поверхности отражателя примыкает катод термоэмиссионного элемента площадью 30 см . Анод элемента соединен с тепловой трубой, которая отводит тепло к шаровой оболочке-излучателю. Схема установки показана на рис. 8.5. [c.213]

Вопрос Герцог). Распределяется ли карбид урана в этих сплавах по границам зерен В случае мягких сталей с углеродом, стабилизированным титаном, которые подвержены действию сероводорода, насыщающего 1%-ный раствор хлористого натрия, коррозия в основном носит межкристаллитный характер при напряжениях, близких к пределам упругости. Эти нарушения вызываются распределением очень мелких кристаллов карбида титана на границах между зернами. [c.250]

Температуры выше 1500° С недопустимы практически для всех конструктивных материалов. Графит, карбид урана и, возможно, некоторые другие материалы могут применяться, но обычные конструктивные материалы должны были бы расплавиться или разложиться. Теплопередача излучением имеет место главным образом между твердыми поверхностями, так как большинство газов прозрачны для теплового излучения, хотя СОа и пары воды имеют слабые полосы поглощения. Количество энергии, которое может быть поглощено газами, мало. Конечно, в газах могут быть взвешены твердые частицы, например уголь, и поверхности реактора могут излучать энергию этим твердым частицам, которые в свою очередь будут передавать ее газу. Например, можно продувать через трубу распыленный графит, взвешенный в гелии, с тем, чтобы стенки трубы передавали тепло излучением графиту, который в свою очередь будет передавать энергию гелию. Однако такой метод мало эффективен, так как излучение может давать коэфициент теплопередачи около 90, в то время как другими способами можно получать коэфициенты до нескольких сот, так что применение взвешенных твердых частиц не окупает связанных с ним технических трудностей. [c.291]

Настоящее обсуждение относится главным образом к сравнительно простым системам с металлическим делящимся веществом, которые характеризуются высокими энергиями нейтронов в них. В быстрых реакторах, содержащих заметное количество элементов с низким атомным номером, таких, как натрий, используемый в качестве теплоносителя, и кислород пли углерод в составе окиси или карбида урана или плутония, спектр нейтронов смещается в область более низких энергий. В этих условиях становится важным поглощение нейтронов в резонансной области (этот вопрос обсуждается в гл. 8). Однако для тех сборок, которые рассматриваются в настоящем разделе, резонансное поглощение несущественно. [c.191]

Широкие исследования развернуты в последние годы по высокотемпературному атомному топливу на основе карбидов урана и тория. В СССР успешно работает первый в мире атомный реактор Ромашка с полупроводниковыми электрическими генераторами, в котором твэлы сделаны из дикарбида урана. Дисперсионные твэлы на основе дикарбида урана в графитовой матрице использованы в нескольких исследовательских и энергетических реакторах у нас и за рубежом. Монокарбиды урана и плутония являются перспективным горючим для экономически выгодных энергетических реакторов на быстрых нейтронах с воспроизводством атомного горючего. [c.3]

При изучении системы и — С в числе прочих трудностей исследователи сталкиваются с проблемой получения чистых соединений карбидов, не загрязненных примесями кислорода и азота. Эти элементы способны замещать углерод в кристаллической решетке карбидов. Несмотря на принимаемые меры, избежать загрязнения во время приготовления сплавов и проведения экспериментов полностью не удается. Даже наиболее чистые карбиды урана, получаемые при плавке кусков урана и графита высокой чистоты, содержат несколько сотых долей процента кислорода и тысячные доли процента азота. В карбидах, получаемых металлокерамическим способом или плавкой с использованием шихты, содержащей окисел урана, [c.142]

КРИСТАЛЛОХИМИЯ КАРБИДОВ УРАНА Монокарбид урана [c.144]

Полуторный карбид урана [c.151]

Урановое или уран-плутониевое карбидное топливо по сравнению с окисным имеет существенно более высокую теплопроводность, более высокую плотность ядер деления и низкую замедляющую способность, однако химическая совместимость его с наиболее распространенными материалами оболочек, в частности, нержавеющими сталями и цирконием, гораздо хуже. Так, при температуре 1100° С сталь 0Х18Н9Т науглероживается, зона взаимодействия 100 мкм появляется всего через 6 суток, а с цирконием и карбидом циркония карбид урана образует непрерывный твердый раствор. Карбид урана взаимодействует при 1500 С с ванадием и образует жидкую фазу. Карбид урана хорошо совместим вплоть, до температур 1500—1600° С с карбидами тяжелых металлов (ниобия, молибдена, вольфрама, тантала), а также с пиролитическим углеродом и карбидом кремния. Карбидное топливо сравнительно хорошо удерживает продукты деления. Так, скорость утечки газообразных продуктов деления составляет менее 0,1% (скорость диффузии при температуре 1500°С). [c.10]

Максимально допустимая при длительной эксплуатации температура микротвэлов в настоящее время составляет 1300° С, хотя имеются данные, подтверждающие возможность работы микротвэлов и при более высоких температурах (особенно для микротвэлов с двухслойным покрытием только из изотропного пироуглерода). При температуре выше 1600°С покрытие из карбида кремния разрушается в результате химического взаимодействия с карбидом урана и образования легкоплавкой эвтектики. [c.16]

Химическая инертность гелия и возможность высокой степени его очистки от примесей в контуре опытных реакторов ВГР позволяют использовать в качестве оболочек твэлов не только нержавеющие стали, но и ванадий, пироуглерод, карбид кремния и другие керамические материалы [21]. По-видимому, одно из основных преимуществ применения гелия — это возможность использовать в качестве топлива карбиды урана и плутония, что сулит существенное увеличение коэффициента воспроизводства по сравнению с окисным топливом. Нулевая активация гелия, отсутствие существенного замедления им быстрых нейтронов при прохождении через активную зону реактора БГР, а также успешное решение задачи удержания продуктов деления в микротвэлах с керамическими защитными слоями при больших значениях глубины выгорания и возможность непосредственного охлаждения микротвэлов газовым теплоносителем — все эти положительные факторы позволяют реактору БГР конкурировать с реактором-размножителем БН. Основной недостаток гелиевого теплоносителя по сравнению с натриевым — трудности отвода тепла остаточного тепловыделения в аварийных ситуациях при потере герметичности основным [c.31]

Группу ХУг составляют материалы, имеющие различные кристаллические решетки, однако большинство входящих в группу соединений имеет куботетраэдрическую координацию, что позволяет их объединить. Составляющие группу Х3У2 карбиды урана и плутония очень пирофорны, воспламеняются на воздухе при 400°С [39] кроме того, ряд карбидов, близко примыкающих к ним по свойствам, поддается гидролизу. Что касается входящих в группу боридов, то они еще не получили широкого распространения в технике и не имеют каких-либо качеств, необходимых для покрытий. [c.75]

Одна из существенных проблем атомной энергетики— получение покрытий из нержавеющей стали, графита и тугоплавких металлов на сферических частицах окиси урана и карбида урана диаметром от 10 до 1000 микрон. Такие частицы используются в качестве ядерного горючего твэлов и микротвэлов сложной формы. Покрытие защищает их от осколков, образующихся в частицах ядерного, горючего при делении. Сферические порошки с покрытием зачастую получают с помощью плазменной технологии. [c.141]

Экспериментальные данные о разрушающей способности единичных ударов капель приведены в ряде работ (см., например, Л. 48 и 77—79]). Авторы (Л. 48] исследовали разрушение различных металлических и неметаллических материалов каплями воды цилиндрической формы (диаметр 1 мм, длина 20 мм, масса приблизительно равна массе большой дождевой капли) при скоростях соударения до 1 050 м/сек. Было установлено, что при одиночных ударах капли со скоростью 900 м/сек деформируется даже такой твердый материал, как карбид урана. Типичный пример деформации высокопрочной нержавеющей стали под действием одиночного удара цилиндрической капли показан на рис. 34. Там же показан профиль деформированной поверхности — кривая Ь. При ударе образуется мелкое блюдцеобразное углубление с более глубоким центральным углублением и кольцевой окантовкой, вид которой напоминает эроди-4 51 [c.51]

Активная зона высокотемпературного ядерного реактора, работающего в восстановительной газовой среде, может быть также выполнена из графита и карбида урана, являющихся отличными конструкционными ма-териаламн. [c.64]

Ударное воздействие капель на поверхность металла. На основании эксиеримеитальных исследований разрушения различных материалов при ударе одиночной капли было установлено, что при больших скоростях соударений весьма твердые материалы подвергаются пластической деформации. Так, например, водяная капля диаметром около 1 мм ири скорости соударения 760 л/се/с образует на поверхности алюминиевого образца лунку глубиной 2 мм и диаметром 3 мм (Л. 157]. Единичные каили, падающие на образец со скоростью до 1 ООО Mj eK, деформируют даже такой твердый материал, как карбид урана. Это СЕИдетельствует о том, что в месте удара капли должно возникать импульсное давление очень большой величины. Измерение давлений в месте падения капли представляет большие трудности, так как размер падающих частиц мал, а время взаимодействия капли с рабочей лопаткой равно 10 —[O - сек. [c.141]

Углерод, бор и кремний ограниченно растворимы в тв дом металлическом уране. Они образуют соединения, структуры которых определены. Эти соединения образуются непосредственной реакцией между элементами (или иИз вместо урана). Известны карбиды U и UQ. Имеются также доказательства существования и Сз 199, 125, стр. 231. Вследствие большой УСТ011ЧИВ0СТИ этих соединений нельзя получать металл восстановлением окиси урана углеродом [99, 129J. Карбидам урана уделяется большое внимание как возможному ядерпому горючему 1126, 1.Я31. Сообщается [125, стр. 60 1291 о существовании трех боридов урана LBj, UBi м иВ о. Описано большое количество соединений системы ураи — кремний [c.845]

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]

Характерными особенностями ВТГР наряду с применением гелия являются использование графита в качестве замедлителя, отражателя и основного конструкционного материала активной зоны и применение в качестве ядерного топлива микро-твэлов — сферических кернов диаметром менее 1 мм из оксидов или карбидов урана с защитным покрытием из высокотемпературных материалов пироуглерода и карбида кремния. Многослойные покрытия из этих материалов, нанесенные на сферические керны, способны удержать внутри керна газообразные и твердые продукты деления при рабочих температурах до 1600 °С. Микротвэлы имеют также специальный пористый слой из изотропного пироуглерода, нанесенный на керн и служащий объемом для сбора газообразных продуктов деления. [c.173]

Ядерное топливо применяется в реакторах в виде металлических блоков, отличающихся высокой эффективностью использования нейтронов, хорощей теплопроводностью и высоким сопротивлением термическим ударам (внезапным изменениям теплового режима при выключении и включении реактора). Но твердое металлическое ядерное топливо имеет и ряд недостатков низкую температуру плавления t = 1133 °С, малую прочность, испытывает фазовые превращения при высокой температуре (до 600 °С), что не позволяет применять его в реакторах большой удельной мощности. Для устранения этих недостатков разрабатывают различные виды керамического ядерного топлива — двуокись урана UO2 = 2800 °С), карбид урана U = 2700 °С), силицид урана USij t = 1700 °С) и др. [c.21]

В соответствии с более высокой термодинамической стабильностью карбидов металлов IV—VI групп во многих системах Me — Me"—С (табл. 19) имеется квазибинарный разрез Me —Me"—С (тип III). Тройные системы, образуемые близкими по электронному строению металлами-аналогами IV—VI групп с углеродом, относятся к I типу, однако Сг, Мо, W с карбидом урана образуют ква-зибинарные эвтектики. Ниобий и тантал с титаном, цирконием, гафнием, торием и углеродом образуют системы II типа, однако более электроотрицательный ванадий с карбидами титана, циркония, гафния дает уже квазибинарные эвтектики. [c.156]

Высокотемпературный реактор с газовым охлаждением, построенный для экспериментальных целей в Винфрисе (Англия), имеет графитовый замедлитель. В качестве тепловыделяющих элементов используются карбиды урана и тория, заключенные в графитовые оболочки. Максимальная температура оболочки приблизительно 1000° С, охладитель — гелий поступает в реактор при температуре 350°С и давлении 10— 20 ат, а выходит при температуре 750° С. Хотя охладитель является инертным газом, однако при обезгаживании графита образуются газообразные примеси, которые могут реагировать с графитом [реакции (1—3)], а окись углерода, образующаяся при этих реакциях, может дать углерод и двуокись углерода в охлаждающих секциях схемы [реакция (4)] [c.20]

Эта окись может быть восстановлена до металла в бомбе с А1, Са или Mg. Восстановление углеродом дает продукт, сильно загрязненный карбидом урана, а восстановление водородом дает иОз. Эта более низкая окись может быть превращена в Ор, или иС14 путем обработки безводной НРили НС1 при пониженных температурах. Эти тетрагалоиды могут быть восстановлены до металла посредством 1Ча или Са. Галоидная соль кир , получаемая из ир4, дает очень чистый металл посредством электролиза. [c.328]

Твердыми продуктами коррозии урана в двуокиси углерода и окиси углерода являются двуокись ураиа, карбиды урана и углерод. В результате основной реакции урана с двуокисью углерода образуется окись углерода [c.212]

Все рассмотренные системы, исключая ZPR—III 48, имели небольшие размеры и были просты как по своему составу, так и по геометрии (приближенно сферическая форма). Сборка ZPR—III48 имитировала быстрый реактор с активной зоной, содержащей в основном карбиды урана-238 и плутония-239, натрий в качестве теплоносителя и сталь в качестве конструкционных материалов отражатель состоял в основном из урана. По указанным ранее причинам спектр нейтронов в такой системе смещается в область более низких энергий, чем для [c.194]

Реаг тор Пич-Боттом [59] является прототипом реакторов НТОК (высокотемпературные реакторы с газовым охлаждением). Тепловая мощность реактора 115 Мвт, электрическая мощность АЭС 40 Мвт. Замедлитель—графит, теплоноситель — гелий, топливо—смесь высокообогащенного (93 ат. % урана-235) карбида урана (ОСг) с карбидом тория (ТНСз), диспергированная в графитовой матрице. Активная зона диаметром 2,8 м и высотой 2,3 м состоит из плотноупакованных цилиндрических топливных элементов диаметром 9 см, расположенных в узлах треугольной решетки. Схематическое изображение типичного топливного элемента представлено на рис. 10.19. Топливо в форме коаксиального цилиндра окружено слоем уплот- [c.455]

Для реакторов полугомогенного типа, таких, как реактор Пич-Боттом необычная природа топлива вводит несколько иные температурные коэффициенты реактивности. Температурный коэффициент, связанный с повышением температуры небольших частиц карбидов тория и урана, будет очень быстродействующим и отрицательным из-за доплеровского уширения резонансов тория-232. Быстродействие этого температурного коэффициента объясняется тем, что карбид урана-235 и карбид тория-232 смешаны в топливных частицах. Если бы эти карбиды были пространственно разделены, то температурный коэффициент реактивности срабатывал бы с нескольким запаздыванием, обусловленным инерционностью теплопередачи от урана-235 к торию-232. [c.462]

Для объяснения механизма образования второй фазы выдвинуты две гипотезы. По первой из них образование включений металлического урана объясняется переходом двуокиси урана при высоких температурах и низких давлениях кислорода в более стабильную в этих условиях достехио-метрическую форму, соответствующую формуле JO2-y, которая при охлаждении разлагается на двуокись урана и уран [70]. По второй гипотезе основная роль в образовании металлических включений урана отводится органическим связкам, добавляемым в двуокись урана при ее грануляции и прессовании. Предполагается, что высокотемпературная длительная термообработка UO2 приводит к ее восстановлению углеродом, образующимся в результате пиролиза органической связки [133, 134]. Сначала на границах зерен UO2 образуются включения полуторного карбида урана U2 3. Это соединение неустойчиво и разлагается на моно- и дикарбид, которые, в свою очередь, могут реагировать с двуокисью урана по схеме [c.40]

Полуторный карбид урана практически не имеет области гомогенности ни при низких, ни при высоких температурах и сохраняет свой стехиометри-ческий состав постоянным вплоть до температуры разложения, равной, по последним данным, 1730° С [1а]. [c.144]

Полуторный карбид урана ПгСз кристаллизуется только в одной модификации объемноцентрированной кубической (о. ц. к.) с пространственной симметрией 143 с восемью молекулами в элементарной ячейке. Рентгеновская плотность 12,88 г/сж . [c.151]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...