ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ
ВАНТ. Серия: Ядерно-реакторные константы


Расширенное продолжение серии: Ядерные константы c 1971 года
ISSN 2414-1038 (online)

Авторы

Орлова Е.А.1, Круглов А.Б.2, Чуваев Д.В.3, Стручалин П.Г.2, Загребаев С.А.1, Жмурин В.Г. 1

Организация

1АО «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
2 Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия
3 Обнинский институт атомной энергетики – филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Обнинск, Россия

Орлова Е.А. – к.т.н., доцент, в.н.с., АО «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского». Контакты: 249030, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко 1. Тел.: (484)399-42-34; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра..
Загребаев С.А. – научный сотрудник, АО «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского».
Жмурин В.Г. – ведущий инженер, АО «ГНЦ РФ – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского».
Круглов А.Б. – к.т.н., в.н.с., Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ».
Стручалин П.Г. – аспирант, Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ».
Чуваев Д.В. – магистрант, Обнинский институт атомной энергетики – филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ».

Аннотация

Снижение температуры топлива посредством теплопроводящего подслоя на основе свинца обеспечивает надежную его работу при глубоком выгорании, снижает распухание топлива и газовыделение, повышает радиационную стойкость твэлов и, таким образом, повышает безопасность реакторной установки.

При исследовании твэла с нитридным топливом и свинцовым жидкометаллическим подслоем под облучением в реакторе БОР-60 обнаружена проблема совместимости подслоя с оболочкой твэла из стали ферритно-мартенситного класса марки 16Х12ВМСФБР.

Нами предложен вариант использования в качестве внутритвэльноно теплопроводящего подслоя свинца, легированного магнием, цирконием, обеспечивающего самопроизвольное формирование на поверхности стали защитного покрытия нитрида (карбида) циркония в эвтектике на основе свинца с содержанием 2,25 % массовых (0,164 атомной доли) магния и до 0,2 % массовых циркония. При этом обеспечивается самозалечивание случайных повреждений покрытия.

Получены расчетные результаты распределения температуры в твэле с нитридным топ-ливом, содержащем 13 % Pu, свидетельствующие о снижении значения максимальной температуры с 1550ºC в центре топлива в твэле с гелиевым подслоем до 800ºC при использовании в качестве жидкометаллического подслоя свинцово-магниевой эвтектики. Температура на внешней и внутренней поверхностях оболочки из стали не превышает 620ºC.

Учитывая, что сплав Pb-2,25 % Mg-до 0,2 % Zr обуславливает антикоррозионную защиту внутренней поверхности оболочки и пониженную по сравнению со свинцом температуру плавления (248ºC относительно 327ºC для свинца), указанный сплав обладает явными преимуществами перед свинцом.

Ключевые слова
ТВЭЛ, жидкометаллический подслой, свинец, магний, цирконий, эвтектика, азот, распределение температуры

Полная версия статьи (PDF)

Список литературы

УДК 621.039.546:621.039.534

Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2016, вып. 4, 4:11