Образование продуктов деления

ОБРАЗОВАНИЕ ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ [c.170]

В процессе работы реактора на компактную двуокись урана оказывают влияние три фактора, которые в основном определяют ее поведение. Во-первых, это образование продуктов деления в процессе облучения 10% массы продуктов деления составляют инертные газы криптон и ксенон. Эти газы в первый момент удерживаются внутри зерен топлива и диффундируют в нем, пока не [c.106]

Реакция деления тяжелых элементов. Основным процессом реакторной техники является реакция деления. Захват нейтрона делящимся ядром приводит к его расщеплению с выделением значительной энергии и испусканием избыточных нейтронов. Когда скорость образования нейтронов равна или превосходит суммарную скорость их поглощения внутри реактора и вылета за его пределы, возникает самоподдерживающаяся цепная реакция. Реакторная физика исследует условия поддержания цепной реакции деления в рассматриваемой системе делящихся и неделящихся материалов и определяет распределение плотности нейтронных реакций внутри системы. Ядерная химия изучает химические последствия тех или иных нейтронных реакций (в том числе реакции деления), протекающих в реакторе. Первоочередная задача при этом состоит в определении состава продуктов деления и в оценке важности их свойств для практического использования. Сначала будет проведено общее рассмотрение процесса деления, а затем дана классификация продуктов деления с точки зрения их полезности и важности в реакторной технике. [c.120]

Существуют лишь два типа ядерных реакций, при которых пробег ядер отдачи достаточно велик деление ядер и реакции с образованием высокоэнергетических заряженных частиц. Франк [II] обобщил данные по длине пробега продуктов деления, а Тейлор [12] применил методику. Франка для оценки длины пробега при реакциях на быстрых нейтронах. [c.130]

Выход продуктов деления из облученной UOg. Выход продуктов деления при низком удельном энерговыделении. Механизм диффузии. Выход продуктов деления из облученной иОг зависит от физического состояния горючего. Таблетки высокой плотности (93% теоретической) с энерговыделением до 400 вт/сл /ЫГ = 31,4 ег/сл1) при нормальных условиях эксплуатации, как правило, не претерпевают изменений. В таких предположениях наблюдалось хорошее согласие между результатами измерений и расчета диффузионного выхода долгоживущих газообразных продуктов деления из твэла [13]. Буф [20] и Франк [8] нашли решение зависящего от времени и стационарного уравнений диффузии, описывающих выход продуктов деления из сферических частиц с учетом образования и радиоактивного распада ядер. [c.136]

При выгорании ядерного топлива происходит накопление продуктов деления, в том числе и газообразных, а также изменение структуры топлива за счет перекристаллизации. Оба эти явления могут приводить к распуханию материалов электрогенерирующего канала ТЭП, что сопровождается уменьщением размера и без того малого зазора между катодом и анодом ТЭП.. Это может привести к серьезному нарушению режима работы ТЭП и к его вынужденной остановке. Кроме того, создается опасность проникновения или диффузии топлива на внешнюю поверхность эмиттера и перенос вещества с катода на анод посредством транспортных реакций. Для повышения эффективности работы эмиттера применяются ориентированные молибденовые и особенно вольфрамовые покрытия (см. гл. V). Однако проникновение на наружную поверхность хотя бы небольших количеств топлива может привести к образованию слоя, который резко ухудшает адсорбционную способность эмиттирующей поверхности по отношению к цезию и тем самым сильно снижает работу выхода электронов. [c.127]

Образование твердых продуктов деления также приводит к увеличению объема UO2, которое, однако, значительно меньше, чем при газовом распухании, и при низкой температуре может достигать 1 % на 1 % выгорания. Этот эффект увеличивается с температурой, но если UO2 имеет пористость, то наряду с этим при радиационном спекании происходит уменьшение объема. Таким образом, первоначальная низкая плотность таблеток приводит к начальному уменьшению объема за счет радиационного спекания и только позднее происходит увеличение объема, в то время как высокая плотность таблеток приводит только к увеличению объема. [c.108]

При расчете реактора следует предусмотреть меры, чтобы температура в центре таблетки на UO2 не приближалась к температуре плавления. Обычно для этого уменьшают диаметр тепловыделяющих элементов, чтобы иметь значительный запас по температуре (хотя в экспериментах появление в центре тепловыделяющих элементов жидкой фазы не приводило к разрушению их). Толщина оболочки обычно ограничена сопротивлением ползучести материала и его коррозионной стойкостью. Однако в реакторе BWR, который работает при относительно невысоком давлении теплоносителя, необходимость в ограничении ползучести отсутствует, так как давление, создаваемое газообразными продуктами деления, приводит к необходимости увеличить толщину оболочки минимум до 1 0,06 см. Оболочка такой толщины недостаточно упруга и может разрушиться при образовании складок. Другим параметром, который ограничивает толщину оболочки, является способность удержать водород, который оболочка адсорбирует в процессе коррозии. Максимально возможное содержание водорода в оболочке не должно превышать 3,6-10 2%)- [c.112]

Активная зона реактора, образованная свободной засыпкой шаровых твэлов, расположена в центральной полости корпуса, а теплообменное оборудование (высокотемпературные теплообменники, парогенераторы) — в его периферийных полостях. В активной зоне предполагается использовать принцип однократного прохождения твэлами активной зоны за кампанию. В установке применен промежуточный гелиевый контур, который предотвращает попадание радиоактивных продуктов деления в контур технологического теплоносителя. Принципиальная компоновка установки показана на рис. 2.24. [c.175]

Жидкие радиоактивные отходы (ЖРО). Основными источниками образования ЖРО являются следы продуктов деления, активированные продукты коррозии и активированные примеси, находящиеся в теплоносителе первого контура. [c.182]

Речь идет о материале № 255 Распределение изотопов в ксеноне как продукте деления и отношения некоторых ветвей радиоактивных рядов, образованных делением и-235 , на 8 л., с приложением чертежей на 2 л. (Там же). [c.78]

Основными проблемами при производстве являются отделение малых количеств урана от большого количества тория и проблема обращения с Pa Этот изотоп дает опасное излучение и задерживает образование Простейшее решение проблемы заключается в старении облученного тория в течение пяти или шести полупериодов (от 4 до 6 месяцев), за которые Ра распадается. За это же время распадаются почти все продукты деления от быстрых нейтронов. Если торий облучается потоком нейтронов в 10 нейтронов см сек., то активность Ра при равновесии равна приблизительно 5 кило-кюри на тонну Th. Это соответствует 0,2 г Раннее отделение и очистка Ра позволяют получить весьма чистый [c.332]

Под действием нейтронного излучения в главном циркуляционном контуре (в период циркуляции теплоносителя через реактор) происходит радиолиз воды с образованием водорода и кислорода в соотношении 2 1. Количество образующейся смеси пропорционально мощности реактора. На одноконтурных АЭС вместе с паром газообразные продукты деления, радиоактивные благородные газы (РБГ) и продукты радиолиза теплоносителя поступают в турбины, а затем вместе с неконденсирующимися газами эжекторами удаляются из конденсаторов турбин. [c.446]

Установлено, что при получении адсорбционных данных по стронцию необходимы большие предосторожности. Вспенивание расплавленной соли при перемешивании вызывает уменьшение активности проб. Для получения истинных значений активности раствор должен после образования пены медленно перемешиваться для выделения пузырьков воздуха. Это явление распределения наблюдалось в жидких пенах и, вероятно, может быть использовано для отделения продуктов деления при применении специального пенного оборудования. [c.67]

В области температур максимального распухания сталей (0,3-0,55 температуры плавления) при больших дозах повреждений наблюдается сильное охрупчивание сталей, связанное с образованием крупных пор и локализацией деформаций. Оно назьшается среднетемпературным радиационным охрупчиванием (СТРО) и не устраняется при кратковременном отжиге. Для СТРО важны эффекты межзеренного коррозионного поражения стали, например, при контакте с продуктами деления топлива ( s, Те, Pd, Мо и др.). В ферритно-мартенситных сталях с 12 % хрома СТРО не проявляется. Для этих сталей распухание ничтожно мало, а взаимодействие с продуктами деления топлива носит преимущественно фронтальный характер. [c.317]

Другое научное приложение атомного котла заключается в том, что он является весьма интенсивным источником различнейших радиоактивных веществ. Эти вещества производятся двумя различными способами. Прежде всего сам процесс деления, на котором основана работа котла, ведет к образованию радиоактивных веществ (продуктов деления). Последние можно при случае извлечь, отделить, очистить надлежащими химическими методами и применить для научно-исследова-тельских целей. Второй способ производить радиоактивные вещества состоит в введении в котел вещества, поглощающего нейтроны, например по реакции (п, 7), которое при этом превращается в радиоактивное вещество. Поскольку вводить можно различные элементы, понятно, получается очень большое число радиоактивных изотопов. Изотопы служат для очень многих исследований в биологии (как индикаторы) и в медицине (как заменители радия). [c.111]

При наземном ядерном взрыве или ядерном взрыве с небольшим заглублением происходит образование воронки выброса грунта в сильной степени деформирующей поверхность в районе эпицентра. Такой взрыв сопровождается выбросом в атмосферу значительных масс грунта, в основном выпадающих обратно в районе эпицентра взрыва, и частично переносимых (легкие фракции) атмосферными потоками до своего осаждения на значительных расстояниях от эпицентра. Фракции выброшенного взрывом грунта содержат радионуклиды, наработанные в ядерном взрыве (в частности, продукты деления ядер) и определяют при своем выпадении радиоактивное загрязнение местности. Облако, содержащее продукты взрыва, представляет собой зону повышенной радиации в атмосфере такое облако формируется и при воздушном ядерном взрыве. [c.130]

Хорошо известно, что продукт деления ксенон-135 (период полураспада 9,2 ч) имеет очень большое сечение поглощения тепловых нейтронов, около 3-10 барн при температуре 300 К. Непосредственно в процессе деления образуется относительно малое количество этого изотопа. Основным источником накопления ксенона-135 является р-распад изотопа иод-135 с периодом полураспада 6,7 ч. Иод-135, в свою очередь, является продуктом р-распада изотопа теллур-135 с периодом полураспада меньше 2 мин. Следовательно, при проведении практических расчетов можно предполагать, что образование ксенона-135 определяется только р-распадом изотопа иод-135, причем скорость накопления последнего изотопа пропорциональна скорости делений в реакторе. [c.437]

Первый член правой части уравнения (10.46) соответствует образованию изотопа I как продукта деления изотопа у [c.444]

К недостаткам этой композиции относится ее размерная неустойчивость при облучении. Причиной неустойчивости, помимо взаимодействия с продуктами деления, является выделение при облучении быстрыми нейтронами гелия и трития в соответствии с реакциями п, а) и (п, 2п). Характер воздействия этих газов на окись бериллия зависит от температуры при низких температурах появляются разрывы и трещины, при повышенных наблюдается разбухание за счет образования газовых полостей в материале [384]. [c.107]

R — скорость выделения, а В — скорость образования соответствующих продуктов). Сопоставление показателя R/B для различных видов топливных частиц приведено на рис. 3.56. Относительная скорость выделения продуктов деления сильно зависит от температуры (рис. 3.57) [179]. В некоторых опытах получены еще более низкие величины показателя R/B (до 10" —10 ) при температурах 1400—1600° С и выгорании до 25% (частицы иОз с пиро-углеродным покрытием) [179], что показывает дальнейшую перспективность разработки подобных материалов. [c.246]

Схему образования продуктов деления в ядерном реакторе лучше всего показать на примере захвата тепловых нейтронов яяоом и расщепления последнего [c.171]

Радиационные исследования микротвэлов показали, что вег роятность разрушения защитного покрытия увеличивается с повышением температуры, увеличением интегрального потока быстрых нейтронов и глубины выгорания ядерного топлива. Разрушение плотного пироуглеродного двухслойного покрытия происходит в результате образования трещин, либо из-за увеличения давления газообразных продуктов деления и распухания сердечника, причем в этом случае трещина начинает образовываться на внутренней поверхности защитного слоя, либо из-за упадки наружного слоя плотного пироуглерода в результате воздействия значительного интегрального потока быстрых нейтронов, и тогда трещина образуется на наружной поверхности микротвэла. Анализ более 100 радиационных исследований микротвэлов в США и ФРГ подтвердил справедливость предложенной расчетной модели [16]. [c.16]

Вероятность образования -го изотопа непосредственно в процессе деления тяжелого ядра нейтроном называется абсолютным независимым выходом у. Будучи нейтронноизбыточными, первичные продукты деления претерпевают ряд р-превращений, образуя изобарные цепочки. Некоторые из этих изобар имеют свой собственный независимый выход. Сумма абсолютных независимых выходов всех изотопов, включая стабильные изотопы, нормируется на 200%. В практике важен также кумулятивный выход уг, который равен сумме собственного независимого выхода изотопа плюс независимые выходы всех его предшественников. Например, в цепочке продуктов деления на тепловых нейтронах [c.172]

Заряженные частицы (электроны, протоны, продукты деления и т. д.) взаимодействуют с частицами вещества, главным образом с элек-тронами, окружающими ядра атомов. Если частицы излучения несут достаточно большую энергию, каждое,такое" взаимодействие будет приводить к отрыву электрона от атома и образованию положительно заряженного иона. Для того чтобы это произошло, необходимо, чтобы энергия налетающей частицы превышала энергию связи электрона в атоме. Значение энергии связи электрона меняется в очень широких пределах от нескольких электрон-вольт для валентных электронов до многих тысяч электрон-вольт для электронов k-й оболочки тяжелых элементов. В данной главе прежде всего рассмотрим взаимодействие излучения с живой тканью, которую можно представить как смесь атомов легких элементов (табл. 14.2). Подобный подход может быть применен. и к любому другому типу вещества. [c.334]

В пользу этого метода говорит также и то, что значительно упрощается проблема защиты от радиоактивности. При аварии реактора выход продуктов деления различен для различных установок. Так, по опубликованным данным Комиссии по атомной энергии США [5], для реакторов, охлаждаемых водой под давлением, предельно большая авария сопровождается выбросом в воздух защитной оболочки реактора, 100% инертныхга-зов, 50% изотопов галогенов (аэрозолей) и 17о твердых осколков, образованных в твэлах за время эксплуатации. По данным [15], доля продуктов деления, которые могут выйти наружу при аварии реактора, зависит от материала топлива (табл. 6.2). [c.101]

Предполагается, что концентрация газообразных продуктов деления, имеющих короткоживущих предшественников, определяется скоростями их образования и потерь через трещины и в закрытых порах. Остающийся газ вытекает в растрескивающуюся периферийную зону твэла в соответствии с линейны.м законом. В растрескавшейся зоне устанавливается равновесная концентрация изотопа, определяемая выходом при делении и радиоактивным распадом. Предполагается, что утечка из горячей зоны пропорциональна Материальный баланс в пористом слое определяется обсуждавшейся выше скоростью появления изотопа в слое и скоростью потерь в результате радиоактивного распада и утечки через отверстия в оболочке по линейному закону. Из модели вытекает, что относительная утечка изотопа пропорциональна Такая зависимость от длины твэла получена по двум измерениям Алисона и Рея для иода, но она вытекает и из классической диффузионной теории. Таким образом, диффузионный выход продуктов деления на единицу длины твэла (S в уравнении Хелстрома [30]) согласно работам [8, 20] равен [c.142]

Напряженно-деформированное состояние твэлов с окисным топливом подробно исследовано в [46]. Следуя этой работе, определим с некоторыми упрощениями изменение диаметра оболочки твэла в процессе эксплуатации. При большой тепловой нагрузке (превышающей 200 Вт/см ), характерной для центральной части активной зоны, окис-ное топливо достаточно быстро перестраивается, выбирая начальный зазор между топливом и оболочкой с образованием в центре твэла полости. После выбора зазора оболочка нагружается распухающим топливом, давлением газообразных продуктов деления в полости рг и давлением теплоносителя рт (рис. 4.1). Как показали расчеты [46], релакснрующие на начальной стадии работы твэла температурные напряжения слабо сказываются на окружной деформации оболочки ев, которая в данном рассмотрении является основной искомой функцией, поэтому температурные напряжения не учитываются. Давление газовых продуктов под оболочкой твэла определяется следующей зависимостью [c.130]

Диаметр топливного сердечника реактора на быстрых нейтронах (из-за высокой удельной мощности) обычно не превышает 5 мм. Наряду с топливным сердечником в тепловыделяющем элементе создают дополнительный объем для газообразных продуктов деления. В соответствии с этим длина тепловыделяющего элемента будет 1 м. Такие тепловыделяющие элементы будут очень гибкими и должны крепиться, что достигается группиров- кой их в сборки. Отдельные элементы крепят в ячеистой решетке с каждого конца. Дистанционирование их по длине активной зоны осуществляется с помощью либо таких же решеток, либо навитых на элементы проволочных спиралей. Элементы зоны воспроизводства, которые имеют больший диаметр, устанавливают з торцах активной зоны. На рис. 10.10 показана типичная топливная, субсборка реактора PFR [27]. Топливные элементы для проектируемых реакторов FR и Феникс сконструированы аналогичным образом. Необходимые кинетические характеристики активной зоны получаются при жестком креплении тепловыделяющих элементов на шаровые опоры основания, а обеспечение устойчивого положения тепловыделяющего элемента и предотвращение изгибов субсборки достигается за счет установочного стержня. Тепловыделяющие элементы работают в натриевом теплоносителе, температура которого достигает 400° С на входе и 600° С на выходе при максимальной скорости до 7,5 м/с и содержании кислорода <10 %. Максимальная удельная мощность составляет 450 Вт/см, температура горячего пятна 700°С. Топливо должно выдерживать выгорание до 10% тяжелых атомов и задерживать в себе продукты деления при использовании топлива с плотностью 80% теоретического значения и компенсационного объема в элементе, который должен собрать все газообразные продукты деления. Низкое давление натриевого теплоносителя в реакторах на быстрых нейтронах гарантирует отсутствие проблем трещино-образования в окисном топливе, вспучивания и разрушения оболочки. Поэтому проблема материалов ограничивается коррозионной стойкостью и стабильностью размеров оболочки шестигранного чехла. [c.120]

Если размер зерна намного больше, чем общая толщина оболочки, эти цепочки пор могут сделать 3-миллиметровую оболочку проницаемой для теплоносителя, который будет окислять уран и способствовать выходу в контур продуктов деления. Такая цепочка пор может образоваться между зернами с различной ориентацией при низкой температуре и особенно часто наблюдается в высокотемпературных реакторах, когда оболочка состоит из крупных зерен близкой ориентации [54]. Проблему низкотемпературного образования пор можно решить, изготавливая материал оболочки с мелкозернистой разориентированной структурой, сохраняющейся в процессе всей службы оболочки при низкой рабочей температуре, при которой наблюдается лишь радиационный рост топлива. Проблему высокотемпературного образования пор можно решить созданием контролируемой на всех стадиях технологии изготовления, исключающей появление зерен близкой ориентации. Если эти условия выполняются, пластичность сплава магнокс при высокой температуре такова, что распухание урана даже до 15% в диаметре не приводит к разрушению ополочки. [c.135]

С ростом мол. массы, как правило, падает вероятность перевода вещества без разложения путём нагрева в газовую фазу и образования молекулярного иона. В этом случае используются след, методы ионообразо-вания фотоионизация хим. ионизация в результате передачи заряда (чаще путём переноса протона) исследуемым молекулам ионами, образующимися при взаимодействии с ионизир. электронами молекул газа-реагента ионизация в сильном электрич, поле ионизация быстрыми атомами десорбция ионов импульсным лазерным излучением десорбция ионов пучком электронов десорбция ионов продуктами деления тяжёлых ядер ( С1). [c.58]

Для производства плутония в большом масштабе из нескольких имеющихся методов разделения была выбрана экстракция органическими растворителями [58 101 174, стр. 95—101 192]. Широко использовались два метода экстракции — пурекс- и редокс-процессы,— а также различные их варианты. Урановое горючее растворяется в азотной кислоте с образованием раствора, содержащего уран, плутоний и продукты деления. Методы экстракции основаны на различиях в растворимости этнх компонентов в органической жидкости, практически не растворимой в воде. [c.515]

Снижение распухания твэлов, выполненных из корректированного (слабым легированием) металлического урана, достигается также путем образования (при прессовании) в топливном сердечнике центрального отверстия, занимающего 5—20% внутритвэльного объема. Создаваемая полость является сборником газообразных продуктов деления и компенсатором объемного расширения топлива. При этом оболочки твэлов выполняются жесткими, чтобы противостоять газовому распуханию. При изготовлении принимаются меры по обеспечению плотного контакта внутренней поверхности оболочки с сердечником. Эксперименты показывают, что в слаболегированном молибденом, кремнием, цирконием и другими металлами металлическом урановом топливе можно получать максимальную глубину выгорания до 20 000 МВт сут/т. [c.316]

Типичный пример образования и радиоактивного распада нуклидов, возникающих при делении ядра наглядно приведен на рис. 10.2. В табл. 10.1 даны характеристики относительно долгоживущих продуктов деления, образующихся при делении 1 кг 235U которые имеют важное значение при переработке отработавшего в реакторе топлива. По массе они составляют 70 % всех радиоактивных продуктов, образовавшихся при делении, и на них приходится 85 % общей р- и у-активности [ — 650 000 Ки/кг, или 24-10 расп./(с-кг)]. [c.338]

Образование фотонейтронов в DgO под действием долгоживущих продуктов деления гзвц [gj [c.893]

Пусть — концентрация изотопа, из которого изотоп / образовался в результате захвата нейтронов, т. е. если индекс / соответствует изотопу с массовым и атомным номерами (Л, 1), то индекс / — 1 соответствует изотопу А — 1, I). Аналогично пусть Мг — концентрация изотопа, произвсдящего изотоп I в результате Р-распада, т. е. изотопа А, I — 1). Константу распада этого изотопа обозначим Наконец, пусть М —концентрация делящихся изотопов, а у л Е) — вероятность образования изотопа / как продукта деления изотопа у нейтронами с энергией Е. Если изотоп i не является продуктом деления, то ул = 0. [c.444]

В атомных установках необходимо иметь в виду возможность влияния продуктов деления или непосредственной радиации на поведение нержавею-ш,ей стали. Продукты деления могут влиять на окислительно-восстановительный потенциал, поддерживаюш,ийся на установке, и таким образом изменять условия, при которых коррозия нержавеюш,их сталей в кислотах, обладаю-Ш.ИХ окислительными свойствами, может иметь место. Иногда, как указывает Мак Интош, это влияние благоприятное. В случае кислот, не являюш,ихся окислителями, в будущ,ем может иметь практическое значение показанная Симнадом возможность ускорения растворения стали вследствие образования структурных дефектов в полуторных окислах в результате их облучения правда, примененное им облучение было, вероятно, значительно мош,нее того, с которым можно встретиться на атомных электростанциях, строя-ш,ихся в настояш,ее время [76]. [c.312]

Образование остроугольных (копьеобразных) трещин, распространяющихся радиально от внутренней поверхности пироуглеродного покрытия на глубину 20—25 мкм (см. рис. 3.58, д). Трещины образуются в слое пироуглерода, подвергавшегося воздействию продуктов деления (этот слой оптически активен в поляризованном свете, в противоположность соседним неповрежденным участкам покрытия). [c.246]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...