Перестройка структуры топлива D0

DР

DC

DИ

Оболочка RIM-слой

28lg31,2

68400,

26lg31,2

62000cp

tT

tT

и

и2цоpc

2сиp

2p2

цρ

ρρρρρ DDDD

Условия образования RIM-структуры

100 200 300 400 500 600 70040

50

60

70

80

90

100

110

120

Пор

огов

ое в

ыго

рани

е, М

Вт

сут/

кг

Т е м п ер ат у р а , С

Структура сердечника

ИСХОДНАЯ СТРУКТУРА

RIM-СТРУКТУРА

Образование RIM - структуры

0 40 800

200

400

600

Шир

ина

слоя

, мкм

С реднее вы горание, ГВ т сут/тU

0

2

4

6

Коэ

фф

ицие

нт т

епл

опро

вод

ност

и, В

/м К

Т=400 С

600

1000

1600

1400

Состояние продуктов деления Продукты деления Химическое и физическое

состояния Вероятная

валентность

Zr и Nb* Оксид в матрице топлива, некоторое количество Zr в оксидной фазе щелочноземельных металлов

4+

Y и редкие земли** Оксиды в матрице топлива 3+

Ba и Sr Оксидная фаза щелочноземельных металлов 2+

Mo Оксид в матрице топлива или в атомарном состоянии металлических включений

4+ или 0

Ru, Te, Rh, Pd Элементы в металлических включениях

0

Cs, Rb Пары химического элемента или отдельная оксидная фаза в холодных областях топлива

1+ или 0

I, Te Пары элементов. Возможно образование соединения с Cz (CzI)

0 или 1+

Xe, Kr Газ химического элемента

Распухание диоксида урана

500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 25000

5

10

15

20

25

Изм

енен

ие о

бъем

а, %

Т е м п ер ату р а , С

Уплотнение диоксида урана

0 5 10 15 20 25

-2

-1

0

1

1

2

3

4

5

В ы го р ан и е , М В т су т /к г

Изм

енен

ие о

бъем

а, %

Выход ГПД из оксидного топлива

Радиационная ползучесть

0.5 1.0 1.5 2.0 2.51 E -7

1 E -6

1 E -5

1 E -4

1 E -3С

коро

сть

полз

учес

ти, 1

/ч

1 0 0 0 /Т , 1 /К

Теплопроводность диоксида урана

0 500 1000 1500 2000 2500 30001

2

3

4

5

Коэ

фф

ицие

нт т

епло

пров

одно

сти,

Вт/

м К

Т е м п е р а ту р а , С

0

3

5

Радиационный рост оболочек твэлов

Распухание сталей

350 450 550 6500 .0

0 .2

0 .4

0 .6

Ско

рост

ь ра

спух

ания

, %/С

НА

Т е м п ер ату р а , С

1

2

3

4

1 — Х18Н10Т; 2 — ЭИ847; 3 — ЭП172; 4 — ЭП450

Изменение механических свойств сплавов циркония

Изменение механических свойств сталей

350 400 450 500 5500

200

400

600

800

0

2

4

6

Т ем п ер а т ур а , С

Пре

дел

про

чнос

ти, %

Пла

сти

чнос

ть, %

0.1 1.0 10.0 100.010

100

1000

Пре

дел

про

чнос

ти, М

Па

Р а сп ух а н и е , %

Радиационная ползучесть оболочек ВВЭР

0 4000 8000 120000

1

2

3

4

5

Деф

орм

ация

, %

В р ем я , ч

1

2

3

3.1014 (1), 5.1014 (2) и 1.1015 н/см2с (3); пунктирная линия — без облучения

Ползучесть сталей

300 400 500 6000

1E-6

2E-6

3E-6

4E-6

5E-6

6E-6

7E-6

1

234

5 6Мод

уль

полз

учес

ти, 1

/МП

а С

НА

Т ем п ер ату р а , С1 — 0Х16Н11М3 МТО; 2 — 12Х18Н10Т МТО; 3 — 0Х16Н15М3Б;

4 — 0Х16Н15М3БР; 5 — 0Х16Н15М3БР ХД; 6 — 12Х13М2БФР