Ядерная и углеводородная энергетики
4,051,325
11,959
|
Dobryаk ( Практикант ) |
| 27 мар 2010 08:23:14 |
Тред №202047
новая дискуссия Дискуссия 157
На "Как оно тикает" никто не решается записаться в конструкторы топливных стержней, может здесь кого это заинтересует?
Подумаем на сон грядущий?
Ну в чем исскусство производства ТВЭЛ-ов и ТВС для реактора? Взял урановый стержень, вставил в реактор и "Гуляй, Вася".
Здесь показаны размеры атомов в ангстремах (0.1 нанометра) для части периодической системы
Явственно видно влияние заполнения орбиталей с ростом атомного номера, а так все устаканивается на примерно 1.5 ангстремах.
А здесь показано распределение по массам фргментов в делении урана-235 (у других уран-ов и плутония все так же)
В общем, один фрагмент с атомным номером около 40, а второй около 50. В конце-концов они растаскивают и электроны материнского урана и становятся просто нейтральными атомами.
В ВВЭР (или РБМК) загружают ТВС с примерно 4% содержанием урана-235. А в хлам выкидывают стержень, когда в нем около 1% урана-235. Для нашего вопроса делением урана-238 и вторичного плутония можно спокойно пренебречь. И да простят меня ядерщики, забудем о всяких там оксидах, пущай просто уран. (Для зануд: плотность оксида урана, из которого делают ядерное топливо, примерно 0.6 от плотности металлического, можно и над этим тоже повозиться)
Итак: насколько примерно распух бы по объему ТВС к концу кампании, если бы конструкторы были так беззаботны? И есть ли такой масштаб хорошо?
Подумаем на сон грядущий?
Ну в чем исскусство производства ТВЭЛ-ов и ТВС для реактора? Взял урановый стержень, вставил в реактор и "Гуляй, Вася".
Здесь показаны размеры атомов в ангстремах (0.1 нанометра) для части периодической системы
Явственно видно влияние заполнения орбиталей с ростом атомного номера, а так все устаканивается на примерно 1.5 ангстремах.
А здесь показано распределение по массам фргментов в делении урана-235 (у других уран-ов и плутония все так же)
В общем, один фрагмент с атомным номером около 40, а второй около 50. В конце-концов они растаскивают и электроны материнского урана и становятся просто нейтральными атомами.
В ВВЭР (или РБМК) загружают ТВС с примерно 4% содержанием урана-235. А в хлам выкидывают стержень, когда в нем около 1% урана-235. Для нашего вопроса делением урана-238 и вторичного плутония можно спокойно пренебречь. И да простят меня ядерщики, забудем о всяких там оксидах, пущай просто уран. (Для зануд: плотность оксида урана, из которого делают ядерное топливо, примерно 0.6 от плотности металлического, можно и над этим тоже повозиться)
Итак: насколько примерно распух бы по объему ТВС к концу кампании, если бы конструкторы были так беззаботны? И есть ли такой масштаб хорошо?
Отредактировано: Dobryаk - 01 янв 1970
ОТВЕТЫ (4)
|
Дозик ( Слушатель ) |
| 27 мар 2010 13:51:38 |
Как то режет слух "топливный стержень" - непревычно. И вообще, не понимаю, к чему вы клоните? Про радиационное распухание, что ли? "Вася" глупость сморозил - и так ясно. Две части - больше одного 235, которого 2,4-5% (РБМК и ВВЭР). Насколько понимаю, там все сложнее: и структура топлива меняется, и температурное расширение.
|
|
Dobryаk ( Практикант ) |
| 27 мар 2010 15:47:39 |
Температурное расширение вроде ни один даже захудалый конструктор не зеванет...Цитата: Дозик от 27.03.2010 13:51:38
Чем Вам не понравился абсолютно ходовой в русскоязычной литературе термин "топливный стержень", он же столь же распространенный nuclear rod на английском?
Вы уже сказали правильно и А, и Б, только не захотели почему-то сказать примерную цифру --- металлический уран незадачливого конструктора распух бы на те примерно 3% выгорания урана-235 и это была бы катастрофа для металла. Поэтому, и не только по причине водостойкости, керамические ТВЭЛ (таблетки) выпекают из оксида урана с должной степенью пористости. Как полагается, допирование другими оксидами и поведение ТВЭЛ-ов и сложенных из них ТВС при облучении целая наука.... Помимо тупого увеличения числа атомов вдвое (а лишнему атому надо где-то и место найти....) на каждое деление оба осколка имеют достаточно высокую энергию и успевают поломать на своем пути кристаллическую решетку зерна двуокиси урана, вылетая иногда и в поры... В конце-концов нестабильные осколки распадаются до стабильных и на каждое деление получается примерно 0.3 атома инертного газа, выпускать который в воду первичного контура совсем не комильфо...и не только радиоактивные продукты деления. Так что ой-ёй-ёй.. .много о чем надо думать
|
|
Дозик ( Слушатель ) |
| 27 мар 2010 22:03:18 |
Как-то на слуху про стержни все больше про управляющие и регулирующие. А топливные - больше сборки, ТВЭЛы...
А как ведет себя разное топливо, вернее конструктив - имею представление: одно время плотно работал с определением герметичности. :)
|
|
Dobryаk ( Практикант ) |
| 28 мар 2010 12:06:17 |
Ну, Дозик, тогда Вы профи... а я распинаюсь...Цитата: Дозик от 27.03.2010 22:03:18
Все таки для просто интересующихся дополню: Ни один металл не выдержит примерно трехпроцентной (а с пробегом осколков внутри и того выше) концентрации дефектов решетки и разбухнет не столько от лишних атомов после деления, а просто в конец растрескается. Байка гласила, что на заре урановой физики наблюдали разбухание образцов обогащенного металлического урана по обьему не на три процента, а чуть ли не в полтора раза... Но и керамический UO2 не всетерпелив и не без трещин, так как вдобавок из-за плохой теплопроводности, присущей керамикам, в нем возникают огромные температурные напряжения. Поэтому ТВЭЛ-ы хоть и похожи на палки диаметром в сантиметры при трехметровых длинах, внутри-то они сложены из таблеток оксида урана.
И отсюда же видно, выгорание топлива много большее чем эти примерно 3 процента реализовать технологически крайне трудно.