Исследование влияния легирования и имитаторов продуктов деления на теплофизические свойства UO2 для обоснования работоспособности твэлов при глубоких выгораниях
Диссертация
Определены температурные зависимости теплопроводности образцов модельного ядерного топлива, содержащих пластифицирующие добавки, выгорающий поглотитель нейтронов и имитаторы продуктов деления. Показано, что наибольшее снижение теплопроводности вызывают имитаторы продуктов деления и выгорающий поглотитель нейтронов, растворимые в матрице топлива. Предложено аналитическое выражение описывающие… Читать ещё >
Список литературы
- Кирилов ПЛ. Теплопроводность диоксида урана. Атомная техника за рубежом, 1998, № 6, стр.5−11.
- MATPRO. A Handbook of Materials Properties for Use in the Analysis of Light Water Reactor Fuel Rod Behavior. TREE-NUREG-1005, E.G. and G. Idano. Inc., 1997.
- Fink J. K., Thermal conductivity and thermal diffusivity of solid UO2. Journal of Nuclear Materials, 2000, v.279, p. 1.
- Lucuta P. G., Matzke Hj., Verrall R. A. Thermal conductivity of hyperstoichiometric SIMFUEL. J. of Nuclear Materials, 1995, vol. 223, pp. 51−60.
- Ronchi C., Sheindlin M., Musella M., and Hyland G. J., Thermal Conductivity of Uranium Dioxide up to 2900 К from Simultaneous Measurements of Heat Capacity and Thermal Diffusivity. J. of Applied Phys., 1999, 85, pp. 776−789.
- Matzke Hj. Specific heat of hyperstoichiometric UO2+*. J. of Nuclear Materials, 1997, vol. 247, pp. 121−126.
- Gmelin, «Heat capacity and Thermodynamic Function». Handbook U. Suppl. Vol. 5, p. 87−108.
- Harding J.H., Martin D.G. A Recommendation for the Thermal Conductivity of U02. J. of Nuclear Materials, 1989, v. 166, p. 223−226.
- Китель Ч., Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978 г., 792 стр.
- Dolling G. et al. Can. J. Phys., 1965, 43, p. 1397.
- Klemens P.G., High Temp. High Press, 1985, 17, p. 41.
- Охотин A.C., Боровикова Р. П., Нечаева T.B., Пушкарский А. С. Теплопроводность твердых тел: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1984, стр. 18,320 стр.
- Hayes S.I., Peddicord K.L. Journal of Nuclear Materials, 1993, v.202, p.87−97.
- Bakker K., Kwast H., Cordfunke E.H.P. Ibid, 1995, v.223, p.135−142.
- Schulz B. High Temperature-High Pressure, 1981, v.13, p. 649−660.
- Hampton R.N., Saunders G.A., Stoneham A.M., Harding J.H. Journal of Nuclear Materials, 1988, v. 154, p.245−252.
- Dudney N.J., Coble R.L., Tuller H.L. Journal of American Ceramic Society, 1981, v.64, p.627.
- Winter P. W. Journal of Nuclear Materials, 1989, v. 161, p.38−43.
- Notley M. J. F., McEwan J. R., Nuclear Application and Technology, 1966, vol. 2, p. 117.
- Winter P.W., Maclnnes D.A., IAEA Tech. Comm. Meeting on Water Reactor Fuel Element Computer Modelling in Steady-State, Transient and Accident Conditions, 1988, Preston, UK.
- Nikolopoulos P., Ondracek G., J. of Nuclear Materials, 1983, vol. 114, p. 231.
- Lassmann K., ITU Activity Report, 2001, EUR 20 252, p. 16−22.
- Lucuta P. G., Matzke Hj., Hastings I.J. A pragmatic approach to modeling thermal conductivity of irradiated UO2 fuel: review and recommendations. J. of Nuclear Materials, 1996, vol. 232, pp. 166−180.
- Amaya M., Kubo Т., Korei Y. Thermal Conductivity Measurements on UO2+* from 300 to 1400 K. J. of Nuclear Science and Technology, 1996, vol. 33, № 8, pp. 636−640.
- Klemens P. G., Phys. Rev., 1960, vol. 119, p. 507.
- Андрианов A. H., Баранов В. Г., Годин Ю. Г., Круглов В. Б., Тенишев А. В., Влияние нестехиометрии и легирования на теплопроводность диоксида урана. Перспективные материалы, 2003, № 6, стр. 43−49.
- Горский В. В. Уран-гадолиниевое оксидное топливо. Часть 2. Атомная техника за рубежом, 1989, № 3, стр. 11.
- Hirai М., Ishimoto S., Thermal Diffusivity and Thermal Conductivity of U02-Gd203. J. of Nuclear Science and Technology, 1991, vol. 28, № 11, pp. 995.
- Duriez K., Alessandri J-P., Gervais T, Philipponneau Y. Thermal conductivity of hypostoichiometric low Pu content (U, Pu)02.x mixed oxide. J. of Nuclear Materials, 2000, vol. 277, pp. 143−158.
- Martin D. G., J. of Nuclear Materials, 1982, vol. 110, p. 72.
- Philipponneau Y., J. of Nuclear Materials, 1992, vol. 188, p. 194.
- Carbajo J. J., Yoder G. L., Popov S. G., Ivanov V. K. A review of the thermophysical properties of MOX and U02 fuel. J. of Nuclear Materials, 2001, vol. 299, pp. 181−198.
- Matzke Hj., Turos A. J. Nucl Mater., 1992, v. 188, p. 285
- Matzke Hj. Nucl Instrum. Methods. 1992, v. 365, p. 30
- Кевролев B.B., Кузнецов В. Ф., Морозов А. Г. и др. Анализ термохимической стабильности торий-уранового топлива (Th02-U02) при глубоком выгорании. Международ, конф. «Атомная энергетика на пороге XXI века», Электросталь, 2000 г.
- Findlay J.R. The Composition and Chemical State of Irradiated. Oxide Reactor Fuel Materials.-IAEA PL, 462/2,1978/
- Matzke Hj. J. Nucl. Materials, 1994, vol. 208, p. 18.
- Lucuta P. G., Verrall R. A, Matzke Hj. and Palmer В. J. Nucl. Materials, 1991, vol. 173, p. 48.
- Matzke Hj., Lucuta P. G. and. Verrall R. A. J. Nucl. Materials, 1991, vol. 185, p. 292.
- Бибилашвили Ю.К., Баранов В. Г., Годин Ю. Г. и др. ВАНТ, серия: Материаловедение и новые материалы, М.: 2002, вып. 1 (59), с. 55−67.
- Ishimoto S., Hirai М., Ito К. and Korei Y. Effect of Soluble Fission Products on Thermal Conductivities of Nuclear Fuel Pellets. J. of Nuclear Science and Technology, 1994, vol. 31(8), pp 796−802.
- Lucuta P. G., Matzke Hj., Verrall R. A. and Tasman H. A. Thermal conductivity of SIMFUEL. J. Nucl. Mat., vol. 188, 1992, pp 198−204.
- Marchandise H., Commission of European Communities Report EUR-4568 f, 1970.
- Lucuta P. G., Matzke Hj., Verrall R. A. Thermal conductivity of hyperstoichiometric SIMFUEL. J. of Nuclear Materials, 1995, vol. 223, pp. 51−60.
- Hobson I. C., Taylor R., Ainscough J. В., J. Phys. D 7, 1974, vol. 1003.
- Lucuta P. G., Matzke Hj., Hastings I.J. A pragmatic approach to modeling thermal conductivity of irradiated UO2 fuel: review and recommendations. J. of Nuclear Materials, 1996, vol. 232, pp. 166−180.
- Ягник С. К. Восстановление теплопроводности облученного UO2 и (U, Gd)02 при отжиге. Атомная техника за рубежом, М.: 2000, № 12, стр. 18−22.
- Amaya М., Hirai М., Sakurai Н. et al., Thermal conductivities of irradiated U02 and (U, Gd)02 pellets. J. of Nuclear Materials, 2002, v. 300, pp. 57 64.
- Одинцов А.А. Экспериментальные методы определения теплофизических свойств веществ. М.: МИФИ, 2000. 88с.
- Parker W.J., Butler С., Abott G.J.Appl. Phys., 1961,32,pp 1678−1684.
- Carlslow H.C., Jeager J.C. Conduction of Heat in Solids, 2-nd ed., Oxford, University Press, N.Y. 1959, pp. 126−127.
- Parker.W.J. Proceedings of 2-nd Thermal Conductivity Conf., Ottawa, 1962, pp.33−45
- Краснов В. И. Петров H.A., Харламов А. Г., Юкович В. А. Новый метод регистрации теплофизических характеристик в импульсном эксперименте. Теплофизика высоких температур, 1978, 16, № 1.
- Parker W.J., Jenkins R.J. Advanced Energy Conversion, 1962. 2, pp.87−103.
- Mozer J., Kruger O.J. Appl. Phys., 1967,38, p.3215.
- Cape J.A., Lehman G.W. J. Appl. Phys., 1963, 34, pp.1903−1913.
- Cowan R.D. J. Appl. Phys., 1963, 34, pp.926−927.
- Etory R. Japan J. Appl. Phys., 1969,8, pp.1357−1358.
- Larson K., Koyama K. J. Appl. Phys., 1967,38, pp.465−474.
- Heckman R.J. .Appl. Phys., 1973,44, pp.1455−1460.
- Taylor R.E., Cape J.A. Appl. Phys. Letters, 1964,5, No.10, p.212.
- Beedham K., Dalrymple L.P. Rev.Int.Htes Temper, et Refract, 1970, pp.278−283.
- Johnson K., Kerrisk J. Proceedings of the 10-th Thermal Conductivity Conf. 1970, Boston.
- Tada Y., Harada M., Tanigaki M. Eguchi W. Laser Flash Method for Measuring Thermal Conductivity of Liquidus. Rev. Sci. Instrum., 1978, 49, № 9, pp.1305−1314.
- Hubert M. James J. Appl. Phys., 1980,51, No 9, pp. 4666−6472.
- Рекламный проспект фирмы ULVAC-RIKO's. Thermal constant measuring equipment, TC-3000 Series, 1990.
- Таланчук П.М., Шматко Б. А., Заика JI.C., Цветкова О. Е., Полупроводниковые и твердоэлектролитные сенсоры, К.: Техника, 1992, 224 стр.
- Сенченко В.Н., Дождиков B.C., Баранов В. Г., Тенишев А. В., Пирометр высокого разрешения для исследования теплофизических свойств оксидного ядерного топлива. Приборы и автоматика. Будет опубликована.
- Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам для персональных ЭВМ: Справочник. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. 240с.
- Teske К. Ibid, 1983, v. l 16, р.260.
- Третьяков Ю.Д. Химия нестехиометрических окислов. М.: Изд. МГУ, 1974, -364с.
- Годин Ю.Г., Баранов В. Г., Макаров С. Е. Методика определения отношения кислород/металл в уран-гадолиниевых топливных оксидах с помощью твердоэлектролитной гальванической ячейки. Радиохимия, Т.36, вып. 1, 1994, с. 42−47.
- Saito Y. Nonstoichiometry in uranium dioxide.-J.Nucl. Mater., 1974,. v.51, p.p.l 12−125.
- Martin D. G. J. of Nuclear Materials, 1988, vol. 152, p. 94.
- Бибилашвили Ю.К. Состояние работ по совершенствованию материалов и твэлов для реакторов ВВЭР и РБМК. Доклад на международной конференции «Атомная энергетика на пороге XXI века», Электросталь, 2000 г.
- Dehaudt PH. et al. New UO2 fuels studies. IAEA Technical Committee Meeting on Advances in Pellet Technology for Improved Performance of High Burnup. Tokyo, Japan, 28 October 1 November 1996, paper 1−3.
- Matsuda T. et al. Characteristics of fuel pellet with additive of Al and Si, ibid, paper 1−1.
- Marsh G., Wood G.A., Perkins C.P. Niobia doped UO2 fuel manufacturing experience at BNFL, ibid, paper No.2.
- Sawbridge P.T. et al. The creep of UO2 fuel doped with Nb2C>5. J- Nucl. Mater., 1981, vol. 97, pp. 300−308.
- Assmann H. et al. Doping UO2 with niobia beneficial or not? J. Nucl. Mater., 1981, vol. 98, pp.216−220.
- Simmons R. et al. Integral fuel burnable absorber experience in two-and three-loop cores. Trans. ANS, 1986, v.53, p.88−89.
- Balestrieri D. A study of the UO2 /Gd2C>3 composite fuel. IAEA Technical Committee Meeting on Advances in Pellet Technology for Improved Performance at High Bumup. Tokyo, Japan, 28 October — 1 November 1996.
- Davies J. H., Vaidyanathan S. and Rand R. A. Modified U02 Fuel for High Bumups. Tonfuel 99 International Topical Meeting LWR Nuclear Fuel. Proceeding of cousister 13−15.IX.99, Avignon, France.
- Баранов В.Г., Годин Ю. Г., Милованов O.B., Михеев Е. Н. и др. Исследование термодинамических, теплофизических и физико-механических свойств уран-гадолиниевого оксидного топлива. Отчет о НИР/ МИФИ, ВНИИНМ, №ГР 2 980 002 467, М, 1997, 41 стр.
- Tretyakov Yu. D., Komarov V. F., Prosvirina N. A., Kutsenok I. В. J. Solid State Chem.1972, vol. 5, pp. 157−167.
- Shannon R. D. Acta. Cryst., 1976, A 32, p.751
- Wada Т., Noro K., Tsukui K. Nuclear Fuel Performance, 1973, BNES, London, pp. 63.1−63.3.
- Jnaba H., J. of Nuclear Materials, 1987, v. 149, pp. 247 254.
- Kevrolev V.V. «Rekol Continuous Energy Monte-Carlo Code for Neutron Transport». Preprint IAE-562 115, 1993- В. В. Кевролев и др. Отчет РНЦ, 2000 г.
- Потоскаев Г. Г., Савин В. П., Маловик B.B. и др. Усовершенствованная технология изготовления иОгЛ^2Оз топливных таблеток. Сб. докладов Межд. Конф. «Атомная энергетика на пороге XXI века», г. Электросталь, 2000, с. 41.
- Габараев Б.А., Черкашов Ю. М., Купалов-Ярополк А.И. и др. Разработка и эксплуатация активных зон реакторов РБМК с уран-эрбиевым топливом, там же с. 201.
- Kleykamp Н. J.Nucl. Mater., 1979, v.84, р.109- 1985- v, 131, р.221- 1993, v.206, p.82.
- Imoto S. J. Nucl. Mater., 1986, v.140, p.19.
- Grames R.W., Catiow C.R.A. Puil. Trans. Royal Soc. A, 1991, v.335, p.609.
- Dash S. et al. J. Nucl. Mater., 1996, v.228, p.83.
- Tonrasse M. et al. J. Nucl. Mater., 1992, v. 188, p.49.
- Sato I. et al. J. Nucl. Mater., 1997, v.247, p.46.
- Matzke Hj. et al. J. Nucl. Mater., 1988, v. l60, p. 142.
- C. Sari, C.T. Walker and G. Schumacher. J. Nucl. Mater., 1979, v. 84, p.26.
- Matzke Hj. J. Nucl. Mater., 1992, v. 189, p.141.
- Matzke Hj, Blank H., Coguerelle M., Lassmann K., Ray I.L.F., Rochi C. and Walker C.N. J. Nucl Mater., 1989, v. 166, p. 165.
- Matzke Hj, Spino J. Formation of the rim structure in high burnup fuel. J. Nucl. Mater., 1997, v. 248, pp. 170−179.
- Коновалов И.И., «Код „VACS“ Теория и расчет распухания ядерного топлива», Препринт, М: ВНИИНМ, 2001, 58 стр.
- Вахненко Б.А., Дедюков B.C., Киселев Н. П., Филиппов А. В. Стационарный тепловой режим работы твэлов ЯЭУ. М: МИФИ 1989, 36 стр.
- Кокорев JI.C., Харитонов В. В. К теории контактного теплообмена в твэлах. Вопросы теплофизики ядерных реакторов, М: Атомиздат, 1974, вып. IV, стр. 17−24.
- Фадин С.Ю., Мурашов В. Н., Яковлев В. В. Экспериментальное исследование давления в твэлах контейнерного типа с топливом из двуокиси урана. М.: Изд. ИАЭ, 1985.
- Самойлов А.Г., Волков В. Н., Солонин М. И. Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов, М.: Энергоатомиздат, 1996, 399 стр.