Пострадиационное обследование

Сообщение Облучение Исследование (PIE) является изучение используемых ядерных материалов , таких как ядерное топливо . У него несколько целей. Известно, что путем проверки использованного топлива можно изучить виды отказов, возникающие при нормальном использовании (и то, как топливо будет вести себя во время аварии). Кроме того, собирается информация, которая позволяет пользователям 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. Один сайт , где PIE это сделать является МСЭ , который является ЕС центром для изучения сильно радиоактивны материалы.

Материалы в среде с высоким уровнем излучения (например, реактор) могут проявлять уникальные свойства, такие как 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 новым свойствам материала, растрескиванию и выделению газа деления:

Выпуск газа деления [ править ]

По мере того, как топливо ухудшается или нагревается, более летучие продукты деления, захваченные диоксидом урана, могут освободиться. ^[2]

Растрескивание топлива [ править ]

Поскольку топливо расширяется при нагревании, ядро ​​таблетки расширяется больше, чем край, что может привести к растрескиванию. Из-за термического напряжения, образовавшегося в топливных трещинах, трещины имеют тенденцию переходить от центра к краю 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 . Комбинация неразрушающих и разрушающих методов PIE является обычным явлением.

Помимо воздействия излучения и продуктов деления на материалы, ученым также необходимо учитывать температуру материалов в реакторе и, в частности, топлива. Слишком высокие температуры топлива могут поставить под угрозу топливо, поэтому важно контролировать температуру, чтобы контролировать цепную реакцию деления.

Температура топлива меняется в зависимости от расстояния от центра до обода. На расстоянии x от центра температура (T _x ) описывается уравнением, где ρ - плотность мощности (Вт _· м ^-3 ), а K _f - теплопроводность .

T _x = T _Rim + ρ (r _{таблетка} ² - x ² ) (4 K _f ) ⁻¹

Чтобы объяснить это, с использованием приведенного выше уравнения были смоделированы серии топливных таблеток, используемых с температурой обода 200 ° C (типично для BWR ), с различными диаметрами и плотностями мощности 250 Вт · м ^-3 . Обратите внимание, что эти топливные таблетки довольно большие; Обычно используются оксидные гранулы диаметром около 10 мм.

Температурный профиль топливной таблетки диаметром 20 мм с удельной мощностью 250 Вт на кубический метр. Обратите внимание, что центральная температура сильно различается для разных твердых частиц топлива.

Температурный профиль топливной таблетки диаметром 26 мм с удельной мощностью 250 Вт на кубический метр.

Температурный профиль топливной таблетки диаметром 32 мм с удельной мощностью 250 Вт на кубический метр.

Температурный профиль топливной таблетки диаметром 20 мм с удельной мощностью 500 Вт на кубический метр. Поскольку температура плавления диоксида урана составляет около 3300 К, очевидно, что топливо из оксида урана перегревается в центре.

Температурный профиль топливной таблетки диаметром 20 мм с удельной мощностью 1000 Вт на кубический метр. Другие виды топлива, кроме диоксида урана, не подвергаются риску.

Дальнейшее чтение [ править ]

Радиохимия и ядерная химия, G. Choppin, JO Liljenzin и J. Rydberg, 3rd Ed, 2002, Butterworth-Heinemann, ISBN  0-7506-7463-6

Внешние ссылки [ править ]

• МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) - База данных исследований после облучения

Ссылки [ править ]