Зачем нитрид урана?

новая дискуссия Статья  470

На Атоминфо интересная, как обычно, статья Владимира Рычина, на этот раз о нитридном топливе. 

http://www.atominfo.ru/newso/v0862.htm

О нитриде всегда пишут как о плотном топливе. Тут я хочу просто пояснить, почему это так, и откуда это берется. 

В первом приближении все атомы имеют примерно одинаковый размер. В нормальных простейших химических соединениях упаковка атомов примерно плотная --- они сидят  почти в обнимку. Молекулы уже проявляют некую угловатость  и упаковка молекул в веществе не всегда самая плотная.



Привычное топливо для ВВЭР: это (ди)оксид урана. Металлический уран имеет плотность 19 г/см3. Взявши одинаковый размер кислорода и урана, я насчитал бы, что плотность UO2 была бы в 2.55 раза ниже, чем у металла (я учел массу кислорода тоже). Сделав то же с нитридом UN,  я насчитал бы уменьшение плотности в 1.9 раза. Т.е. нитрид плотнее оксида на треть. 

Если по факту, то оксид легче металла в  примерно 1.8 раз, а нитрид в 1.35 раз. Расстраиваться ли мне этому расхождению с наивными оценками? Ни в коем случае. Я просто завысил размеры атомов и кислорода, и азота. Из-за хитростей заполнения атомных оболочек размеры атомов плавают, что никак не отменяет эмпирически в высшей степени полезного правила примерно одинакового размера. 



В общем, если серьезный специалист учтет "угловатость" молекул и их неплотную упаковку, то получившуюся у меня нестыковку в абсолютной плотности в почти полтора раза объяснит шутя. 

Ну и для полноты картины: кроме низкой плотности, серьезным минусом оксида является низкая теплопроводность, свойственная всем керамикам вообще. Она всемеро хуже, чем у металла и вшестеро хуже, чем у нитрида. 

Но нет худа без добра: оксид в воде при типичных 300 Цельсия бьет нитрид по коррозионной стойкости вдесятеро, а о метапллическом уране скорбно помолчим: на воздухе урановые опилки и стружка просто пирофорны, а в воде уран оксиду проигрывает по скорости коррозии в сотню раз.

А далее читаем Рычина.

• +0.13 / 10