Обследование после облучения
Постирадиационное обследование (PIE) — это исследование использованных ядерных материалов, таких как ядерное топливо . Он имеет несколько целей. Известно, что путем исследования отработанного топлива можно изучить виды отказов, возникающие при нормальном использовании (и поведение топлива во время аварии). Кроме того, собирается информация, которая позволяет потребителям топлива убедиться в его качестве, а также помогает в разработке новых видов топлива. После крупных аварий активная зона (или то, что от нее осталось) обычно подвергается PIE, чтобы выяснить, что произошло. Одним из объектов, где проводится PIE, является ITU , центр ЕС по изучению высокорадиоактивных материалов .
Материалы в среде с высоким уровнем радиации (например, в реакторе) могут проявлять уникальное поведение, например набухание. [1] и нетепловая ползучесть. Если внутри материала происходят ядерные реакции (например, то, что происходит в топливе), стехиометрия также будет медленно меняться с течением времени. Такое поведение может привести к появлению новых свойств материала, растрескиванию и выделению газа деления:
Выброс газа деления
[ редактировать ]По мере разложения или нагревания топлива более летучие продукты деления, попавшие в диоксид урана, могут выйти на свободу. [2]
Крекинг топлива
[ редактировать ]Поскольку топливо расширяется при нагревании, сердцевина гранулы расширяется больше, чем ободок, что может привести к растрескиванию. Из-за термического напряжения, образующегося таким образом в топливе, трещины имеют тенденцию идти от центра к краям в форме звезды.
Чтобы лучше понять и контролировать эти изменения в материалах, изучается такое поведение. [1] [2] [3] [4] . Из-за высокой радиоактивности используемого топлива это делается в горячей камере . Распространено сочетание неразрушающих и разрушающих методов ПИЕ.
Помимо воздействия радиации и продуктов деления на материалы, ученым также необходимо учитывать температуру материалов в реакторе и, в частности, топлива. Слишком высокие температуры топлива могут поставить его под угрозу, поэтому важно контролировать температуру, чтобы контролировать цепную реакцию деления.
Температура топлива меняется 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 ) и K f – теплопроводность .
- T x = T Rim + ρ (r гранулы 2 - х 2 ) (4 К ф ) −1
Чтобы объяснить это для серии топливных таблеток, используемых с температурой обода 200 °C (типично для BWR ) с разными диаметрами и плотностью мощности 250 Вт. −3 были смоделированы с использованием приведенного выше уравнения. Обратите внимание, что эти топливные таблетки довольно большие; Обычно используются оксидные гранулы диаметром около 10 мм.
 |  |
 |  |
 |
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]Радиохимия и ядерная химия, Г. Чоппин, Дж. О. Лильензин и Дж. Ридберг, 3-е изд., 2002 г., Баттерворт-Хайнеманн, ISBN 0-7506-7463-6
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Армин Ф. Литцке, Упрощенный анализ разбухания ядерного твэла , НАСА TN D-5609, 1970 г.
- ^ Дж. Ю. Колле, Дж. П. Иернаут, Д. Папайоанну, К. Рончи, А. Сасахара, Журнал ядерных материалов , 2006, 348 , 229.
