Курина И.С., Рябый В.М., Фролова М.Ю., Плаксин О.А., Дворяшин А.М.
В настоящее время к разработке металлического уран-циркониевого топлива проявляется повышенный интерес. За рубежом топливные сердечники для твэлов изготавливаются путём индукционной плавки с последующей операцией инжекционного литья. Отливка топливных стержней осуществляется в кварцевые пробирки с внутренним покрытием из оксида иттрия. В АО «ГНЦ РФ — ФЭИ» проведены работы по изготовлению и исследованию некоторых основных свойств топливных блочков сплава U-10%Zr. Топливные блочки изготавливали путём плавки навесок урана и циркония в дуговой печи, последующей переплавки слитков в кварцевых пробирках в вакуумной печи и обтачивания до нужных размеров на токарном станке. Были получены блочки U-10%Zr плотностью 16,35 г/см3, имеющие пластинчатую структуру, состоящую из фаз α-U и δ-UZr2. Результаты проведенных исследований по взаимодействию топлива с материалами пробирок и тиглей показали, что наиболее подходящим материалом для плавильных тиглей или покрытий является оксид иттрия. Также возможно использование ZrO2-Y2O3 с последующим шлифованием топливных стержней.
1. Experiences and Trends of Manufacturing Technology of Advanced Nuclear Fuels. IAEA-TECDOC-1686. Vienna, IAEA, 2012. 113 p.
2. Уолтер А., Рейнольдс А. Реакторы-размножители на быстрых нейтронах. М.: Энергоатомиздат, 1986. 624 с.
3. Stevenson C.E. The EBR-II Fuel cycle story. Transactions of the American Nuclear Society, 1987, vol. 55, pp. 256.
4. Смотрицкий Г.С., Чеботарев Н.Т., Кутайцев В.И. и др. Многокомпонентные сплавы на основе U-Pu как ядерное горючее для быстрых реакторов. Proc. of Symposium on the use of Plutonium as a reactor fuel, held by the IAEA in Brussels. Vienna, 1967. Pp. 165—175.
5. Leggett R.D., Walters L.C. Status of LMR fuel development in the United States of America. Journal Nuclear Materials, 1993, vol. 204, pp. 23—32.
6. Chang Y. Technical rationale for metal fuels in fast reactors. Nuclear Engineering and Technology, 2007, vol. 39, no. 3, pp. 161—170.
7. Lee C.B., Lee B.O., Kim K.H., Kim S.H. Status of SFR Metal Fuel Development. Proc. Int. Conf. on Fast Reactors and Related Fuel Cycles: Safe Technologies and Sustainable Scenarios (FR13). Paris, 2013.
8. Saify M.T., Jha S.K., Abdulla K.K., Arun Kumar, Prasad G.J. Fabrication of Metallic Fuel Slugs for Irradiation Experiments in Fast Breeder Test Reactor. Proc. Int. Conf. on Fast Reactors and Related Fuel Cycles: Safe Technologies and Sustainable Scenarios (FR13). Paris, 2013.
9. Lee B.O., Cheon J.S., Kim J.H., Ahn S.B., Yoo B.O., Kim H.M., Ryu W.S., Lee C.B. Irradiation of SFR metal fuel in HANARO and the results of post irradiation examination SFR Fuel Development. Proc. Int. Conf. on Fast Reactors and Related Fuel Cycles: Safe Technologies and Sustainable Scenarios (FR13). Paris, 2013.
10. Banerjee, Joydipta; Kaity, Santu; Ravi, K.; Nair, M.R.; Saify, M.T.; Keswani, Rajeev; Kumar, Arun; Prasad, G.J. Out-of-pile thermophysical properties of metallic fuel for fast reactors in India. Proc. Int. Conf. on Fast Reactors and Related Fuel Cycles: Safe Technologies and Sustainable Scenarios (FR13). Paris, 2013.
11. Kim K.-H., Woo Y.-M., Oh S.-J., Lee C.-B. Fabrication of SFR Fuel Rodlets for irradiation test in the HANARO. Proceedings of the 18th International Conference on Composite Materials, 2011. Available at: https://www.iccm-central.org/Proceedings/ICCM18proceedings/iccm.htm (accessed 28.05.2019).
12. Song H., Kim J.-H., Kim K.-H., Lee. C.-B. Casting evaluation of U-Zr alloy system fuel slug for SFR prepared by injection casting method. Proc. of GLOBAL 2013: International Nuclear Fuel Cycle Conference - Nuclear Energy at a Crossroads. Salt Lake City, 2013, pp. 310—314.
13. Kim J.-H., Lee J.W., Park J.-Y. Preparation of metallic fuel rodlets for irradiation testing in the HANARO research reactor. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2018, vol. 315, pp. 137—143.
14. Tokiwai M., Kondo A., Yuda R., Tsukino N., Yoshie S., Izaki M., Izumiya T., Furuya T. Development of Fabrication Technology of Metallic Fuel by Injection Casting. Journal of Nuclear Science and Technology, 2002, vol. 39, no. 3, pp. 910—913.
15. ГОСТ 2409-80 (СТ СЭВ 980-78). Материалы и изделия огнеупорные. Метод определения водопо-глощения, кажущейся плотности, открытой и общей пористости. Москва, Изд-во стандартов, 1980.
16. Basak C.B., Prasad G.J., Kamath H.S., Prabhu N. An evaluation of the properties of As-cast U-rich U-Zr alloys. Journal of Alloys and Compounds, 2009, vol. 480, pp.857—862.
17. Harbur et al. Crucible coating for preparation of U and Pu alloys containing Zr or Hf. Patent US, no. 660075, 1972.
18. Kim J.H., Kim H.T., Woo Y.-M., Kim K.-H., Lee C.-B., Fielding R.S. Interaction studies of ceramic vacuum plasma spraying for the melting crucible materials. Nuclear Engineering and Technology, 2013, vol. 45, no. 5, pp. 683—688.
