Постлучевое обследование
Пострадиационное обследование (PIE) — это исследование использованных ядерных материалов , таких как ядерное топливо . Оно имеет несколько целей. Известно, что путем обследования использованного топлива можно изучить режимы отказов, возникающие при нормальном использовании (и то, как топливо будет вести себя во время аварии). Кроме того, получается информация, которая позволяет пользователям топлива убедиться в его качестве, а также помогает в разработке новых видов топлива. После крупных аварий ядро (или то, что от него осталось) обычно подвергается PIE, чтобы выяснить, что произошло. Одним из мест, где проводится PIE, является ITU , который является центром ЕС по изучению высокорадиоактивных материалов .
Материалы в среде с высоким уровнем радиации (например, в реакторе) могут испытывать уникальное поведение, такое как разбухание [1] и нетермическая ползучесть. Если внутри материала происходят ядерные реакции (например, те, что происходят в топливе), стехиометрия также будет медленно меняться с течением времени. Такое поведение может привести к появлению новых свойств материала, растрескиванию и выделению газов деления:
Выделение газообразных продуктов деления
По мере того, как топливо деградирует или нагревается, более летучие продукты деления, которые находятся в диоксиде урана, могут освободиться. [2]
Крекинг топлива
Поскольку топливо расширяется при нагревании, сердцевина пеллеты расширяется больше, чем ее края, что может привести к растрескиванию. Из-за термического напряжения, которое таким образом образовало трещины в топливе, трещины имеют тенденцию идти от центра к краю в форме звезды.
Для лучшего понимания и контроля этих изменений в материалах изучаются эти поведения.[1][2] [3] [4]. Из-за чрезвычайно радиоактивной природы используемого топлива это делается в горячей камере . Распространено сочетание неразрушающих и разрушающих методов PIE.
Помимо воздействия радиации и продуктов деления на материалы, ученым также необходимо учитывать температуру материалов в реакторе, и в частности, топлива. Слишком высокая температура топлива может поставить под угрозу топливо, и поэтому важно контролировать температуру, чтобы контролировать цепную реакцию деления.
Температура топлива изменяется в зависимости от расстояния от центра до края. На расстоянии x от центра температура (T x ) описывается уравнением где ρ — плотность мощности (Вт м −3 ), а K f — теплопроводность .
- T x = T Rim + ρ (r пеллета 2 - x 2 ) (4 K f ) −1
Чтобы объяснить это, для ряда топливных таблеток, используемых с температурой обода 200 °C (типичная для BWR ) с различными диаметрами и плотностью мощности 250 Вт м −3, было проведено моделирование с использованием приведенного выше уравнения. Обратите внимание, что эти топливные таблетки довольно большие; обычно используются оксидные таблетки диаметром около 10 мм.
 |
Дальнейшее чтение
Радиохимия и ядерная химия, G. Choppin, JO Liljenzin и J. Rydberg, 3-е изд., 2002, Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-7463-6
Ссылки
- ^ Армин Ф. Литцке, Упрощенный анализ распухания ядерного топливного стержня, NASA TN D-5609, 1970
- ^ Дж. Я. Колле, Дж. П. Иернаут, Д. Папайоанну, К. Рончи, А. Сасахара, Журнал ядерных материалов , 2006, 348 , 229.
Внешние ссылки
- МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) - База данных учреждений по пост-реакторному обследованию
