Уран и железо Что общего между ними? Оказывается на Земле известны месторождения, где они живут вместе.

Уран и железо... Что общего между ними? Оказывается на Земле известны месторождения, где они "живут" вместе.

Дело в том, что в них урановые минералы вкраплены в железную руду. А многие минералы урана и притом именно те, которые имеют промышленное значение, чрезвычайно невзрачны и трудно отличимы от всюду встречающихся окислов железа и марганца. Железную руду с высоким содержанием урана проплавляют в доменной печи. Железо восстанавливается и переходит в чугун, а уран остается в шлаке. Этот урановый шлак перерабатывается на химических заводах, где из него получают сначала окись урана, а потом и чистый металл. Из чугуна выплавляют урановую быстрорежущую сталь.

Имеются и другие связи между металлургией и атомной энергетикой, многие успехи которой обязаны достижениям в области металлургии.

Ледокол "Ленин" - первое в мире гражданское судно с ядерным двигателем. Он начал плавание в Северном Ледовитом океане в 1959 г. Атомоход, способный передвигаться непрерывным ходом через лед толщиной в полтора человеческих роста со скоростью почти в 4 км/ч, не мог быть построен без использования самых новых и удивительно прочных сталей.

Обычные морские опасности ледоколу не страшны. Его прочный корпус сделан из стали специальных марок. К тому же корабль опоясан мощным стальным "ледовым поясом". На Балтийском заводе делали для него гребные валы. Обрабатывать деталь в 46 т и длиной 18 м было крайне сложно.

Американский атомоход "Саванна" вошел в строй и начал свою коммерческую службу в 1962 г., сначала в грузо-пассажирском варианте, а затем полностью перешел на грузовые линии. Для коммерческого судоходства корабль оказался непригодным и совершал рейсы только в рекламных целях, убытки покрывались правительственной дотацией. В 1972 г. судно было поставлено на прикол. Паропроводящая часть и реакторы судна устарели технически и морально.

Построенный в ФРГ рудовоз "Отто Ган" в 1970 г. обслуживал маршрутную грузовую линию между Западной Германией и Марокко.

Четвертым гражданским атомоходом был японский транспортный корабль "Муцу". Построенный в 1972 г., он вышел в первый испытательный рейс в августе 1974 г. Однако испытание атомного реактора на "Муцу" вскоре было прекращено из-за недопустимо высокого уровня радиации за пределами защитных устройств. По мнению ученых, находившихся на корабле, утечка радиоактивных веществ связана с образованием трещины в защитном кожухе реактора.

Прошедшие навигации атомохода "Ленин" показали практическую безопасность атомного судна в отношении радиационного излучения. В 1971 г. на ледоколе вместо трех реакторов поставили два, более простой системы и соответствующей современному уровню техники.

Успешная многолетняя эксплуатация ледокола доказала несомненное преимущество кораблей с ядерным реактором.

С Балтийского завода в Ленинграде в декабре 1974 г. вышел на ходовые испытания атомный ледокол "Арктика". Его длина достигает 140 м, а ширина 30 м. Ледокол оснащен мощнейшей в мире энергетической установкой, которая позволяет успешно преодолевать тяжелые льды в высоких широтах.

Корпус "Арктики" изготовлен из высокопрочных марок стали. Проектировщики предложили сделать корпус различным по толщине обшивки. Этим достигли значительной экономии легированных сталей и ликвидировали вероятность появления на корпусе так называемой "гребенки" - вмятин от ударов раздавленных и подмятых льдин. Особое внимание конструкторы и судостроители уделили форштевню атомохода. Это как бы стальное лезвие гигантского колуна массой в несколько десятков тонн. К нему предъявляется немало различных требований по износо-устойчивости, вязкости и прочности при низких температурах.

В навигацию 1975 г. новый флагман отечественного ледокольного флота вышел в Арктику и начал свою работу по проводке судов к высокоширотным станциям и портам, расположенным на побережье Ледовитого океана.

Сталь широко применяют для защитных сооружений в атомных реакторах. Шли долгие споры между сторонниками использования циркония и нержавеющей стали в атомных установках. Дело в том, что хотя цирконий и его сплавы были надежнее, но они еще пока очень дороги, а сталь намного дешевле. Позже американские атомники убедились, что можно доверять и нержавеющей стали и начали ее широко использовать в различных конструкциях атомных сооружений.

На всех атомных электростанциях США устройства и механизмы, связанные с отбором тепла, заключены в стальные полые шары. Таким образом, все, что связано с радиоактивностью, изолировано от внешней среды. Эти предосторожности вызваны неуверенностью в конструкции и опасением возможного взрыва.

Здание атомной электростанции "Энрика Ферми" окружено стальным цилиндрическим корпусом с внутренним диаметром в 22 м. Высота этого "стального стакана" над землей 36,6 м, и еще на 15,6 м он уходит в землю.

Внутри этой стальной скорлупы остальные части реактора и механизмов также закрыты защитными устройствами из бетона, углеродистой и нержавеющей стали, графита.

Сталь пригодна для защиты от радиоактивного излучения потому, что она хорошо поглощает нейтроны. Но вот это же ее качество - большое поглощение нейтронов - мешает использовать сталь в конструкциях ядерных реакторов. Из-за этого к.п.д. атомных электростанций пока значительно ниже к.п.д. обычных станций. Почему?

Применение стали в конструкциях обычных электростанций позволяет получать пар с очень высокой температурой. В ядерных реакторах в подобных конструкциях применяют магний и цирконий - это не позволяет в достаточной степени повысить температуру пара. Поэтому металлурги ведут настойчивые поиски новых материалов и сплавов для ядерной энергетики. При этом важно исследовать влияние облучения на упрочнение и разупрочнение разных марок стали и сплавов. Что могут дать металловедам подобные испытания?

Как известно, наиболее сильное и глубокое изменение свойств металлов вызывает облучение нейтронами, протонами, дейтронами и альфа-частицами. Например, образцы железа и никеля, подвергнутые отжигу в вакууме при различных температурах, облучались в специальных камерах, после чего их испытывали на растяжение и исследовали под микроскопом. Выяснилось, что допустимая нагрузка на растяжение образцов железа повышалась на 60-70%, у никеля на 30-35%. Упрочнение металла при облучении ядерными частицами предположительно объясняют закреплением кристаллических дефектов. При комнатных температурах облучение обычно повышает твердость и прочностные свойства металлов, но уменьшает пластичность.

Исследования и поиски продолжаются. Успехи в создании новых сплавов помогут дальнейшему развитию атомной энергетики.

Каждая отрасль техники по мере своего развития предъявляет все более разнообразные и высокие требования к металлам. Но наиболее ответственные требования предъявляются к металлам для спутников и космических кораблей - в них должны сочетаться лучшие механические, химические и физические свойства.

Трудно предугадать, как поведет себя в условиях космического пространства тот или иной материал. А точное знание этого чрезвычайно важно конструкторам космических кораблей. В свете последних космических достижений СССР и США особенно актуальными становятся проблемы космического металловедения. Ученых интересует поведение металлов и сплавов в космических условиях, волнует задача обеспечения металлическими материалами космической промышленности. А ведь требования к материалам для космических и реактивных аппаратов весьма разнообразны и высоки. Кроме температурной (высокие и сверхнизкие температуры) и термоциклической стойкости, тут требуется герметическая плотность в условиях абсолютного вакуума (10-16 ат), стойкость против вибрации, больших ускорений (в десятки тысяч раз больше ускорения силы тяжести), метеоритной бомбардировки, длительного воздействия плазмы, излучения, невесомости, теплостойкости и т. д.

Советские ученые Е. А. Духовской, В. С. Онищенко, А. Н. Пономарев, А. А. Силин, В. Л. Тальрозе обнаружили явление сверхнизкого трения твердых тел.

Исследователи обнаружили, что при облучении потоком ускоренных атомов гелия поверхности полимерного тела, например полиэтилена, трущегося в вакууме вместе с металлом, наблюдается переход от обычного трения к сверхнизкому. При этом коэффициент трения составляет тысячные доли. Во время эксперимента этот эффект сохранялся в широком диапазоне скоростей и больших удельных нагрузок. Использование этого явления открывает широкие перспективы для повышения долговечности и надежности машин и приборов, работающих в вакууме, открытом космическом пространстве.

В ходе космических исследований на Луне обнаружены месторождения ценных полезных ископаемых - железа, марганца, титана и других руд. При анализе лунного грунта обнаружены новые минералы и железо, которое не поддается окислению даже в земных условиях. Для космических рейсов - строительства стартовых площадок, ракет-носителей и самих космических кораблей - понадобится много металла.

Создание на Земле таких условий, как невесомость, глубокий вакуум, высокие и низкие температуры, потоки проникающей радиации, весьма трудно и дорого. С развитием общества возникает необходимость вынести в космос, например на орбиты спутников Земли, части технических комплексов.

Летчик-космонавт СССР Виктор Горбатко рассказал корреспондентам: "Применяя термин "производство в космосе", нельзя использовать земные масштабы. Это очевидно. Объем и вес выпускаемой продукции будет ограничен. Но уникальные особенности доставленной с орбитальной станции на Землю продукции с лихвой окупят затраты".

В качестве примера В. Горбатко приводит пенистые материалы. На Земле под тяжестью расплавленного металла газ выделяется из расплава. А в космосе в условиях невесомости можно получить пенистую сталь, легкую, как дерево, и прочную, как обычная сталь. Пенистая сталь очень нужна создателям будущих космических объектов.

Эксперимент "универсальная печь", проведенный в совместном полете "Союза" и "Аполлона", позволяет в известной мере оценить практические возможности создания внеземного производства. Разрабатываются проекты собираемых в космическом пространстве орбитальных станций-заводов.

Автор многих смелых проектов и идей докт. техн. наук профессор Г. И. Покровский полагает, что вполне возможно организовать в космосе относительно недорогое "доменное хозяйство". Сырьем для производства будет служить вся солнечная система с ее бесчисленными метеорами и мелкими астероидами. Энергию для небесных агрегатов будут накапливать солнечные батареи, а безупречный космический вакуум позволит применять самую современную технологию.

Сырье - пойманный метеор - удерживается захватом. Импульсный источник света, подключенный к солнечной батарее, возбуждает квантовый генератор. Луч этого лазера испаряет вещество метеорного тела. Высокотемпературная плазма увлекается электрическим полем и концентрируется в виде струи магнитной линзой. В магнитном спектрографе плазменный поток разлагается на струи ионов различных веществ. Затем нужный металл - железо, кобальт, никель - конденсируется, образуя постепенно растущий стержень. Полученные шлаки выбрасываются для перемещения и ориентации агрегата в пространстве.

Металлические стержни шлифуются, разрезаются и выбрасываются в космос с заданной скоростью. Их назначение - служить строительным материалом при создании орбитальных станций в околоземном пространстве нашей солнечной системы. Приварку стержня к свободно парящей ферме осуществит солнечная энергия.

Конечно, сейчас можно спорить о технологических деталях будущей космической металлургии, одно бесспорно - такая металлургия может существовать.

Один из путей улучшения жаропрочных и коррозионных свойств алюминия и его сплавов — приготовление их методом порошковой металлургии. Нелегированный спеченный алюминиевый порошок (САП) имеет длительную историю применения в атомных реакторах РБМК для опорных элементов трубопроводов, которые эксплуатируются на Ленинградской, Курской и Чернобыльской АЭС. Выбор этого материала был обусловлен тем, что его свойства в большей степени по сравнению со свойствами других сплавов соответствуют комплексу требований, предъявляемых к деталям реактора:

· а) длительная прочность при 300 °С под нагрузкой от собственной массы трубопроводов;

· б) более низкая твердость по сравнению с твердостью труб, что обеспечивает сохранность трубопровода при взаимных перемещениях в процессе работы;

· в) высокая коррозионная стойкость в воздушной среде.

Эксплуатационная надежность деталей из САПа подтверждена более чем 10-летним опытом эксплуатации действующих блоков, что позволило использовать этот материал для аналогичных конструкций реактора РБМК следующего поколения мощностью 1500 МВт.

Алюминиевый сплав, легированный 0,9—1,2 % Ni, 0,3—0,6 % Fe, 0,05—0,1 % Ti и приготовленный по технологии САП с содержанием 5—7 % А1₂0₃, обладает высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью в воде и паре при 250—300 °С. В отличие от САП этот материал получил название АПН. Предел длительной прочности АПН при б³⁰⁰3000 = 90 МПа, скорость коррозии в дистиллированной воде при 300 °С равна 0,023 г/(м²-ч).

Алюминий и его сплавы нашли применение в реакторах с органическим теплоносителем. В Советском Союзе на ядерной энергетической установке блочного типа «Арбус» (0,75 МВт.эл) с органическим теплоносителем в качестве покрытия ТВЭЛ использован алюминиевый сплав типа САВ-1. Максимальная температура на поверхности ТВЭЛ в таких установках составляла 335 °С. При таких высоких температурах, плотностях излучения и длительном механическом нагружении данных композитный материал обеспечивал расчетную работу ТВЭЛ весь период эксплуатации.

Был опыт применения аналогичных сплавов на ТВЭЛ в энергетическом атомном реакторе «Пикуа» (11,4 МВт-эл). В качестве теплоносителя был использован терфенил. Максимальная температура на поверхности ТВЭЛ достигала 400 °С.

Материалы типа САП считаются перспективными для изготовления оболочек ТВЭЛов и элементов конструкции активной зоны реакторов с органическими теплоносителями, так как они обладают высокой жаропрочностью, хорошей теплопроводностью, малым коэффициентом поглощения тепловых нейтронов и хорошей совместимостью с органическими теплоносителями. Так, исследования сплава САП-865 в ядерной энергетике показали, что облучение нейтронами практически не снижает его прочности, он может использоваться для опорных элементов трубопроводов атомных реакторов.

Композит Al/B4C листовой (бороалюминий), композиты – алюминиевый сплав / BN + W; B₄C + W для теплоотвода и нейтронной защиты

В последние годы значительный интерес вызывают методы получения алюмоматричных дисперсно-упрочненных композитов, в том числе боралюминиевых, методами механического легирования. Типовая технологическая схема получения композитов включает механическое легирование порошков алюминия карбидом бора; компактирование — статическое или динамическое формование композиционного порошка и спекание; дальнейшее горячее прессование и, при необходимости, горячую прокатку. Механическое легирование порошков алюминия и карбида бора, осуществляемое в высокоэнергетических планетарных мельницах, имеет довольно низкую производительность и повышенную энергоемкость. Компактирование композиционных порошков, основанное на приложении высоких статических или динамических давлений (взрывного), также отличается высокой энергоемкостью и требует изготовления специального нестандартного оборудования. Дополнительно следует отметить, что указанные технологии ориентированы, в основном, на изготовление мелких деталей из боралюминиевого композиционного материала, а не на получение листового боралюминиевого композита. В то же время в атомном машиностроении существует настоятельная потребность в разработке технологии производства именно крупноформатных форм таких материалов. Это вызвано рядом причин, необходимостью разработки новых типов транспортных контейнеров для перевозки отработанного ядерного топлива (ОЯТ), увеличением эффективности загрузки бассейнов выдержки ОЯТ, и т.д.

Одна из таких разработок была выполнена Институтом машиноведения УО РАН. Технология получения этого материала может также использоваться при разработке изделий атомной, авиакосмической и военной техники, в т.ч. при разработке конструкций, предназначенных для эффективной защиты от тепловых нейтронов. Суть технологии состоит в следующем. Из карбида бора и алюминия готовят порошковую смесь, содержащую не более 25% карбида бора, причем его содержание по отношению к высокодисперсной фракции алюминиевого порошка не превышает 2:1. Смесь размещают в оболочке из алюминий-содержащего материала, уплотняют, нагревают и подвергают горячей прокатке. Горячую прокатку порошковой смеси в оболочке осуществляют с обжатием не менее 50% в первом проходе и 30-40% во втором. Полученный материал характеризуется неразъемным соединением листовой оболочки с прослойкой из порошковой смеси, обладает повышенными прочностными свойствами и обеспечивает эффективную защиту от тепловых нейтронов. Этот материал по свойствам и технологии получения во многом соответствует материалу Boral выпускаемому компанией Ceradyne Inc. Однако есть и существенные отличия. В отечественной разработке применяются высокодисперсные фракции порошков карбида бора и алюминиевого сплава. Применение наноразмерного порошка карбида бора с размерами частиц не более 0,1 мкм (100 нм) позволяет достичь более плотного и прочного сцепления частиц карбида бора с порошковой алюминиевой матрицей за счет более развитой поверхности. В условиях эксплуатации применение наноразмерного порошка карбида бора обеспечивает повышение эффективности поглощения нейтронов, что позволяет снизить металлоемкость защитных конструкций.

Применение алюминиевого порошка с размерами частиц не более 5 мкм, позволяет достичь полного покрытия алюминием частиц карбида бора. Обеспечивается обволакивание твердых частиц карбида бора высокодисперсным порошком алюминия, создаются условия для его плотной связи с алюминиевой матрицей при дальнейшей горячей прокатке.

Рис. 1. Схема прокатки листового бороалюминиевого композита: 1 — наноразмерный порошок карбида бора с размером частиц не более 0,1 мкм (100 нм); 2 — высокодисперсный алюминиевый порошок с размером частиц не более 5 мкм; 3 — гранулированный алюминиевый порошок с размером гранул 50-200 мкм; 4 — замкнутая листовая оболочка из алюминиевого сплава; 5 — валки прокатного стана; 6 — заглушка оболочки.

Другой нейтронпоглощающий материал и технология его изготовления были разработаны в ОАО «Научно-исследовательский и конструкторский институт монтажной технологии – Атомстрой». С целью изготовления объемно модифицированных образцов алюминийматричных композитов (АМК) использовали алюминиевые сплавы АМг6 и высокопрочный сплав В95. В качестве нейтрон-защитного материала использовали высокодисперсные порошки карбида бора и нитрида бора. Для поглощения гамма и рентгеновского излучения композиты наполняли нановольфрамом.

Технологический маршрут изготовления ММК был следующий: порошки алюминиевых сплавов перемешивались с чистым высокодисперсным карбидом бора и нановольфрамом в планетарной шаровой мельнице в воздушной атмосфере с использованием стальных шаров. После предварительной дегазации с одновременным спеканием порошков механолегированную смесь подвергали экструзионному прессованию в алюминиевых технологических капсулах при температуре (0,8–0,9)Тпл. После горячей экструзии были получены объемные образцы из алюминий матричных композитов различных составов (рис. 2)

Рис. 2. Фотография опытных образцов алюминий матричных композитов: 1 – В95 + BNn+m + Wn; 2 – AMг6 + B4Сn+m + Wn; 3 – AМг6 + BNn + m + Wn и 4 – В95 + B4Сn + m + Wn.

в виде полосы толщиной 10 мм, шириной 50 мм и длиной до 1000 мм. При этом наиболее качественными были получены образцы 2 составов: AМг6 + BNn + m + Wn и В95 + B4Сn + m+ Wn.

На микроструктуре композиционного материала после механохимического синтеза и горячей экструзии (рис. 3)

Рис. 3. SEM микроструктура композиционного материала В₉₅ + B₄Сn + m+Wn (×1000)

наблюдается достаточно равномерное распределение высокодисперсных частиц B4C и нановольфрама в матрице алюминиевого сплава. Частицы карбида бора имеют размер от 0,1 мкм до 20 мкм, что свидетельствует о протекании одновременно с перемешиванием процесса измельчения. Анализ дифрактограмм до и после экструзии показал, что в процессе экструзии не происходит заметной взаимной диффузии W и Al. Анализ тонкой структуры образцов показал увеличение количества дефектов в процессе экструзии, при одновременном увеличении размеров областей свободных от дефектов.

Рис. 4. Кривые зависимости теплопроводности ММК состава В₉₅ + B₄Сn + m + Wn от (а) содержания карбида бора и (б) от температуры нагрева.

Опытные образцы из ММК подвергали радиационным испытаниям путем гамма и нейтронного облучения в РНЦ «Курчатовский институт». По результатам радиационных испытаний был сделан вывод, что с введением карбида бора или нитрида бора в алюминиевую матрицу композитов (В95 + BNn+m + Wn, АМг6 + BNn+m + Wn, В95 + B4Сn+m + Wn, АМг6+B4Сn+m + Wn) происходит увеличение коэффициента поглощения нейтронного излучения в 2–3 раза до 2,15–3,0 (при Jнейтр = 3,1–4,0 ⋅ 1012 1/стер к), а с введением нанопорошкового вольфрама выявлено увеличение коэффициента ослабления гамма-излучения в среднем на 15–20% до 1.10–1.15 (при Eγ = 1.33 мэВ). Полученные экспериментальные данные позволяют сделать вывод, что использование композиционного материала с нанокристаллическим и наноразмерным модифицирующими наполнителями для защиты от гамма- и нейтронного излучений значительно повышает эффективность защиты по сравнению с микроструктурными образцами.

ММК с высоким содержанием наполнителя – «керметы», применение в ТВЭЛ

Композиционные материалы используются при создании атомных реакторов для изготовления кладки реактора, теплоизоляции, многих деталей реактора, деталей управления. У большинства материалов прочностные свойства резко ухудшаются с увеличением температуры. В энергетических реакторах конструкционные материалы работают при высоких температурах. Это ограничивает выбор конструкционных материалов, особенно для тех деталей энергетического реактора, которые должны выдерживать высокое давление. Второй особенностью, обуславливающей применение специальных материалов в атомных реакторах, является требование к их радиационной стойкости. Армирование керамических материалов волокнами, а также металлическими и керамическими дисперсными частицами позволяет получать высокопрочные композиты, однако, ассортимент волокон, пригодных для армирования керамики, ограничен свойствами исходного материала. Часто используют металлические волокна. Сопротивление растяжению растет незначительно, но зато повышается сопротивление тепловым ударам — материал меньше растрескивается при нагревании, но возможны случаи, когда прочность материала падает. Это зависит от соотношения коэффициентов термического расширения матрицы и наполнителя. Армирование керамики дисперсными металлическими частицами приводит к новым материалам (керметам) с повышенной стойкостью, устойчивостью относительно тепловых ударов, с повышенной теплопроводностью. Из высокотемпературных керметов изготавливают тепловыделяющие элементы атомных реакторов на основе оксида урана, фрикционные материалы для тормозных устройств, защитную арматуру регулирующих и аварийных стержней реакторов, и т.д. Композиционные материалы используются также в подшипниковых узлах оборудования атомных реакторов, работающих на трение в облучающих устройствах. Повторная смазка исключена ввиду невозможного доступа обслуживающего персонала во время работы. В этих случаях применение подшипников сухого трения облегчает эксплуатацию оборудования. Работу подшипников без смазки следует рассматривать как взаимодействие поверхностей при сухом трении. В этом случае в отличие от подшипников жидкостного трения контактирующие поверхности не разделены искусственно созданной масляной пленкой, полностью устраняющей контакт между ними.

В настоящее время в России много работ посвящено разработке нового ядерного топлива в виде керметов, которое будет использоваться на новых типах ректоров. Ниже будет рассмотрен один из характерных примеров.

Так, работы в этой области проводит НИИ НПО «Луч». Как известно, основным ядерным топливом атомных станций является диоксид урана. Широкий спектр различных видов топлива использовался для ядерных энергодвигательных установок и исследовательских реакторов (карбиды и нитриды урана, «керметное» топливо, интерметаллиды урана и др.). Ужесточение требований к безопасности ядерных реакторов, накладывает и дополнительные требования к ядерному топливу. Повышение ресурса работы и выгорания топливных элементов, увеличение теплопроводности и пластичности топлива, уменьшение выхода продуктов деления становятся на один уровень с требованиями технологичности и экономичности топлива. Практическая реализация реакторов на быстрых нейтронах и реакторов малой и средней мощности также приводит к дополнительным требованиям к разрабатываемому ядерному топливу. Необходимо обеспечить увеличение глубины выгорания в 1,5 — 2 раза по сравнению с достигнутыми уровнями, уверенное удержание продуктов деления внутри твэлов, надежную работу топлива при достаточно высоких температурах. Наиболее перспективными видами топлив, отвечающим всем этим требованиям можно считать:

· - «керметное» топливо (микрочастицы диоксида урана в циркониевой матрице)- для реакторов малой и средней мощности и исследовательских реакторов;

· - нитридное и карбонитридное топливо — для реакторов на быстрых нейтронах, ядерных энергетических и энергодвигательных установок различного назначения.

Рис. 5. Конструктивная схема керметного твэла на основе микротоплива, а – продольное сечение твэла; б – поперечное сечение твэла; в – структура керметной композиции(UO2 – ZrNb сплав); г – структура контактного подслоя между сердечником и оболочкой.

· (а) керметный топливный сердечник имеет матричную структуру, исключающую контакты между топливными частицами размером 350-500 мкм, объемная доля ядерного топлива в композиции может быть доведена до 70-75 %;

· (б) в качестве материала матрицы используется сплав на основе циркония;

· (в) между оболочкой и сердечником располагается подслой из материала типа силумин, обеспечивающий тепловой контакт с оболочкой твэла, изготовленной по штатной заводской технологии.

Результаты ранее проведенных послереакторных исследований керметных ТВЭЛов на основе микротоплива показали, что при выгорании до ~ 120 МВт сут/кг U) ТВЭЛы имеют запас по ресурсу и способны обеспечить более глубокое выгорание. За время облучения в реакторе МИР (НИААР) с ноября 1997 г по 2003 г прототипов экспериментальных ТВЭЛов с керметным топливом (UO₂ – сплав Zr) достигнуто выгорание 65 МВт.сут/кг U. Объемная доля диоксида урана в композиции составляет 75 %. Все облученные ТВЭЛы сохранили герметичность. В ФГУП «НИИ НПО «ЛУЧ» разработана лабораторная технология изготовления таких ТВЭЛов на основе микротоплива и, с участием ЦНИИЛ ОАО «МСЗ» (Электросталь), ведется работа по созданию промышленной технологии производства керметного топлива.

Дата добавления: 2015-08-29