Дикарбид урана

Реакторы на быстрых нейтронах более перспективны для использования в космосе, чем реакторы на тепловых нейтронах, поскольку из-за отсутствия замедлителя они имеют более компактную активную зону при эквивалентной мощности и позволяют получить высокую рабочую температуру цикла. Пример такого реактора—реактор установки Ромашка , в котором максимальная температура топлива из дикарбида урана достигала 1800° С (см. 8.3). В реакторе отсутствует теплоноситель, отвод тепла из активной зоны к термоэлектрическому преобразователю осуществляется вследствие теплопроводности материалов активной зоны и отражателя. Это обстоятельство позволяет исключить движу-. щиеся узлы и механизмы и обеспечить тем самым высокую надежность энергетической установки в процессе ее эксплуатации. Например, установка Ромашка проработала без аварий около [c.207]

Рис. 8.10. Зависимость теплопроводности дикарбида урана от

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]

Дикарбид урана иСа существует в виде двух кристаллических модификаций. [c.148]

Периоды кристаллической решетки дикарбида урана тетрагональной структуры [c.149]

Состав и область гомогенности УСг. Несмотря 1 а многочисленные попытки, дикарбид урана с количеством связанного углерода, соответствующим стехиометрическому составу (9,17 вес.%), не был получен. В карбиде всегда наблюдается дефицит по углероду. По последним данным [13], которые можно считать наиболее надежными, содержание углерода в кубической модификации дикарбида при температуре фазового перехода соответствует формуле иС1,89, а с повышением температуры оно постепенно увеличивается (см. рис. 3.1), достигая при 2450° С состава иС1,дв- Это хорошо совпадает с соответствующими значениями [иС1,8э и иС1,94 (при эвтектической температуре)] из работы [45]. [c.150]

Хотя в иСа обычно и содержится кислород, однако известны работы, в которых был получен дикарбид урана с содержанием кислорода 0,02— 0,01 вес.% и менее [13, 24, 7]. В работе [24] указывается, что кислород в таком незначительном количестве не может обеспечить стабилизации. [c.150]

Для дикарбида урана состава иС1,9з тетрагональной модификации Яг-Яз,оок=22,2+8,76Х X 10-4 Г + 3,32-10-57 2 [c.186]

Для дикарбида урана состава иСз тетрагональной модификации Ну — Н2 8° к — 33,6 --[-9,4-10-2Т 18,9 X X 10-б7 2 + 9,7-10-вЯ + + 21,9-1027-1 Для дикарбида урана состава иСз кубической модификации [c.186]

Дикарбид урана. Наиболее надежны данные, согласно которым дикарбид урана плавится с разложением по эвтектической реакции при 2450 50° С (иСг находится в контакте с графитом) [1]. В этой же работе сообщается о конгруэнтном плавлении при 2477 19° С дикарбида урана состава иС1,89- По другим данным [4], температура плавления лежит в интервале 2450—2500° С [4]. [c.200]

Рассмотрим теперь область температурной устойчивости дикарбида урана. [c.200]

Дикарбид урана. Как видно из табл. 3.17, значения а для различных работ значительно расходятся и в настоящее время отдать обоснованное предпочтение каким-либо из них затруднительно. [c.201]

Дикарбид урана. Удельное электросопротивление р литого плотного иСг, по данным работ [93, 131], близко к значению 120-10 ом,-н при комнатной температуре и, возрастая с температурой, достигает при 725° С — 200 10- , а при 1225° С — 240 10 ом -м. [c.205]

Дикарбид урана. Характер взаимодействия иСг с воздухом аналогичен взаимодействию иС. Однако устойчивость на воздухе плотного дикарбида урана, по-видимому, выше, чем монокарбида. Тонкая корочка дикарбида урана, образующаяся на монокарбиде при литье в графитовые пресс-формы, повышает устойчивость отливок на воздухе [159]. [c.213]

Образцы монокарбида урана с повышенным содержанием углерода растрескиваются в водороде при 1300° С, что вызвано взаимодействием водорода и дикарбида урана. При температуре 1550° С и выше растрескивания не наблюдалось, что, по-видимому, обусловлено релаксацией возникающих напряжений. [c.215]

Дикарбид урана, как отмечалось, восстанавливается водородом [c.215]

На базе радиоактивного изотопа трудно построить прямой преобразователь большой мощности. Существенно большие возможности в этом отношении дает цепная ядерная реакция, позволяющая в принципе получать сколь угодно большое количество тепловой энергии. В августе 1964 г. в Институте атомной энергии им. И. В. Курчатова запущен первый реактор прямого преобразования тепла в электричество. Этот реактор-термопре- образователь получил название Ромашка . Основой Ромашки является высокотемпературный ( макс = 1800° С) реактор, активная зона которого состоит из не боящихся высокой температуры дикарбида урана и графита (используется как конструкционный материал). Активная зона реактора, имеющая форму цилиндра, со всех сторон окружена бериллиевым отражателем. На наружной поверхности отражателя находится термоэлектрический преобразователь, состоящий из большого числа кремний-германиевых пластин, внутренние стороны которых нагреваются теплом, выделяемым реактором, а наружные охлаждаются. Электрическая мощность Ромашки — 500 вт. Реактор-термопрео бразователь примерно такой же мощности построен также в США. [c.408]

Однако чистый U хшлически неустойчив, его свойства сильно зависят от состава (рис. 6.5), а при температуре, близкой к 2000° С, он термически неустойчив, особенно при контакте с графитом, переходя в дикарбид урана U 2. Дикарбид урана — насыщенное углеродом соединение, также обладает ценными свойствами как топливо для ядерных ТЭП. Но дикарбид урана имеет полиморфные превращения, которые приводят к формоизменению твэлов при переходе через температуру превращения. С этой точки зрения монокарбид урана имеет преимущества перед дикарбидом и для ядерных ТЭП. Совместимость U [c.135]

Монокарбид ис устойчив от низких температур до температуры плавления, ЦГгСз — примерно до 1730° С, при которой он разлагается без плавления, а иСг — в интервале примерно от 1500° С до температуры плавления. Дикарбид урана существуе т в двух кристаллических формах — тетрагональной (а-модификация) и кубической ( 3-модификация), с температурой полиморфного превращения около 1765° С [И]. [c.141]

Дикарбид урана, в отличие от двух других карбидов, является неполностью насыщенным углеродом, т. е. не точно отвечает формуле U g. По данным разных авторов, содержание углерода колеблется в пределах составов U i,78 i,96- Оно изменяется с температурой, а в точке полиморфного превращения наблюдается некоторый скачок состава. [c.144]

В первом случае структура иС является дефектной по углероду. Она легко может быть удержана закалкой с высоких температур. Во втором структура представляет собой, вероятно, твердый раствор внедрения. Все попытки зафиксировать ее закалкой до настоящего времени оказались безуспешными, так как избыточный углерод успевает выделиться из раствора вследствие образования дикарбида урана с характерной видманштат-товой структурой [4, 5, 8, 24, 26]. [c.146]

Однако это противоречие, как указывает Сторме [1], можно устранить, если состав а-иС1,9в отнести не к температуре полиморфного превращения в иСз, а к более низкой (- 1600° С), при которой дикарбид урана имеет тенденцию насыщаться углеродом (см. рис. 3.1). [c.150]

Дефицит углерода в дикарбиде урана Хенни и др. [33, 34] связывают с наличием в нем растворенного кислорода, который, по их мнению, играет роль стабилизатора, обеспечивающего термодинамическую устойчивость тетрагональной модификации иСз (в отсутствие кислорода устойчивой является кубическая структура игСз). [c.150]

Принципиальной разницы между получением моно- и дикарбида урана нет, если не считать некоторого различия в режимах и в количестве углерода, необходимого для реакции. Метод получения полуторного карбида U2 3 отличается специфичностью, и этому вопросу посвящается отдельный раздел. [c.151]

Несмотря на тщательное соблюдение мер по обеспечению однофазности монокарбида, получаемого методом карботермического восстановления, в нем, даже при получении продукта со стехиометрическим количеством углерода, почти всегда можно обнаружить примеси двуокиси и дикарбида урана [35, 56]. Наличие этих фаз объясняется трудностью сглешения компонентов шихты, в результате чего в отдельных ее участках, вследствие отклонения соотношения компонентов от среднего , реакция до конца не проходит. Хотя достижению однородности продукта способствует более высокая температура восстановления и более длительные выдержки, реакция полностью завершается лишь при плавке, когда между компонентами реакции устанавливается наиболее совершенный 1 онтакт и полностью выполняются условия для диффузии компопент )в, контролирующих реакцию. j [c.157]

Атода и др. [74] получили монокарбид урана наилучшего состава, проведя высокотемпературную реакцию при 2000 и 2200° С. Содержание Ссвоб в нем было не более 0,02 вес. % (при 1800° С—0,33 вес. 6), однако в продукте присутствовала примесь иС2, что авторы объясняли диффузией углерода в продукт из графитового тигля, в котором получали карбид. Увеличив содержание углерода в шихте двухстадийной реакцией, они синтезировали дикарбид урана. Реакция описывается уравнением [c.161]

При проведении реакции в твердой фазе монокарбид урана не содержит дикарбида урана. В этих условиях даже избыток графита сверх необходимого количества для получения монокарбида остается в виде графитовых включений [78]. Это объясняется тем, что для получения иСз необходима температура 1200° С, а для синтеза игСз—1350° С [36, 70]. [c.163]

Реакцию карбидизации дегидрированного урана пропаном изучали также японские исследователи Сано и др. [82]. Они контролировали реакцию методом, основанным на измерении теплопроводности газа над реагентами. Так как теплопроводность водорода в 10 раз выше, чем пропана, то, измеряя теплопроводность смеси водорода с углеводородом, можно судить о составе газа и, следовательно, о ходе реакции (76). Оптимальная температура равна 700° С. Ниже ее в образце обнаружили (рентгенографическим анализом) свободный уран, а выше — дикарбид урана. При использовании рассчитанного по уравнению (76) количества пропана выход U был небольшим и требовался значительный избыток газа. Сано и др. обосновывают это термической диссоциацией пропана. Последний распадается примерно на 20 типов низших углеводородов и водород, например по реакциям [c.164]

Интересно, что U2 3 нельзя получить синтезом из элементов или восстановлением двуокиси урана (или других соединений урана) твердым углеродом. Этим U2 3 отличается от моно- и дикарбида урана. [c.164]

Барнес и др. [70], исследовавшие горячее прессование порошка УС в графитовых пресс-формах в интервале температур 1600—1900° С при давлении 0,14 т1см , сообщили о сильной диффузии углерода из пресс-формы в карбид, начиная с 1200 С, приводившей в течение нескольких минут к образованию дикарбида урана и разрушению образца. Меерсон и др. [68], поместив в пресс-форму защитную прокладку из молибденовой фольги, обеспечили однофазность и целостность изделия. Исходный УС был получен восстановлением УОг и имел крупность зерен около 10— 15 мкм. При температуре 1800—1900° С, давлении прессования 0,3 /тг/сж-и времени выдержки 5 мин плотность достигала 95% теоретической. При более высокой температуре плотность понижалась вследствие растрескивания молибденовой прослойки и науглероживания. [c.174]

Д и карбид урана. В табл. 3.9 и на рис. 3.14, б приведены значения теплоемкости дикарбида урана, полученные в разных работах и различными методами. Наблюдается расхождение данных, особенно в области высоких температур. Результаты работы Левинсона [47] критически рассматривались на Венском симпозиуме по термодинамике [7], где было отмечено, что они нуждаются в подтверждении. Более поздняя работа Стормса [13], не подтвердила их, но вместе с тем в ней было найдено постоянство значений Ср при изменении температуры, что необычно. Поэтому теплоемкость в высокотемпературной области нуждается в дополнительном подтверждении. [c.182]

Для дикарбида урана состава иС ,9з кубической модификации Яу—Яз1оо] = 74,5 -10-77 + 2,89-Ю-бГа [c.186]

Дикарбид урана. Теплота образования АЯ"э8= к U a измерена по теплоте сжигания в кислороде в калориметрической бомбе на образцах состава U i.ao (Ссвоб — 0,14 Fe —0,01 Si — 0,01 вес.% периоды oq = = 3,5249 + 0,0004 Л, Со = 5,9968 + 0,0008 А), равна —90,5 6 кдж1моль 1114]. [c.187]

На Венском симпозиуме по термодинамике [7], анализируя данные работы [114] и вводя необходимые поправки на содержание примеси кислорода и других элементов, пришли к выводу, что величина АЯ да к дикарбида урана должна быть более отрицательной, чем монокарбида. Было принято согласованное решение считать более точным значение —96,5 + 8,4 кдж1моль (для чистого, не стабилизированного кислородом U i,g). Для иС Оу принято значение —118 + 21 кдж/моль [7]. [c.187]

Состав пара изучался в работах [13, 46, 125—127] с помощью масс-спектрометра. Из работы [46 и последующих сообщений этих же авторов [126, 127] следует, что пар состоит главным образом из молекул U, U , С и окислов углерода (табл. 3.15). Окислы углерода образуются из-за наличия кислорода в исходных образцах. В табл. 3.15 показано соотношение компонентов пара в частности, видно, что по сравнению с дикарбидом урана свободный уран вносит главный вклад в общее давление пара урана. Наличие в паре молекул U 2 подтверждено Стормсом [13] и Норманом и Вин-челом [125]. (Авторы работы [125] изучали состав пара только над дикарбидом урана.) [c.197]

Дикарбид урана, по данным работ [13, 23 и др.], испаряется с преимущественной потерей углерода. Конгруэнтный состав пара также соответствует формуле U i,i. Сторме, исходя из наличия в равновесном составе пара молекул и, U 2, i и Сз и равенства коэффициентов испарения этих компо [c.197]

Дикарбид урана. Теплопроводность X, измеренная на горячепрессованном иСг плотностью у = 10,9 г см в интервале температур 200— 1800° С стационарным методом, обнаруживает тенденцию роста с температурой [44] [c.203]

Взаимодействие начинается уже при 600—620° С (рис. 3.28). При 1000° С и скорости потока водорода 15 см 1сек навеска 0,25 г порошка иСа с удельной поверхностью 4000 см /г превращалась в монокарбид за 4 ч. Продукт, полученный восстановлением дикарбида, содержал углерода меньше, чем монокарбид стехиометрического состава. Объясняется это замещением части углерода кислородом, который присутствовал в исходном дикарбиде урана. Если в исходном иСа содержится свободный углерод, то он также удаляется, реагируя с водородом с образованием метана, причем эта реакция опережает реакцию восстановления иСг- [c.215]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...