Книга: Алексеев С. В., Зайцев В. А., Толстоухов С. С. «Дисперсионное ядерное топливо»

В книге приведены сведения о роли дисперсионного топлива в ядерной энергетике. Кратко рассмотрены данные о применении дисперсионного ядерного топлива в реакторах различного назначения. Обобщены данные по свойствам и технологии получения дисперсионного ядерного топлива, в том числе для «сжигания» избыточного плутония.
Книга предназначена для научных работников и инженеров, работающих в области исследования и применения ядерного топлива.

Содержание:

Предисловие...... 6 Предисловие авторов...... 8 Основные условные обозначения и сокращения...... 10 Введение...... 11 Глава 1. Дисперсионное топливо в ядерной энергетике...... 12 1. 1. Структура ядерного топлива исследовательских реакторов...... 13 1. 2. Ядерное топливо дисперсионных твэлов исследовательских реакторов...... 18 1. 2. 1. Дисперсионное ядерное топливо первого поколения исследовательских реакторов...... 18 1. 2. 2. Исследовательские реакторы, используемые в настоящее время...... 20 1. 2. 3. Перевод исследовательских реакторов на низкообогащенное топливо...... 23 1. 2. 4. Модернизация исследовательских реакторов...... 25 1. 3. Высокотемпературное дисперсионное ядерное топливо...... 26 1. 4. Реакторы для ядерно-энергетических установок ВМФ...... 27 1. 4. 1. Атомные подводные лодки...... 28 1. 4. 2. Атомные надводные корабли ВМФ...... 30 1. 5. Реакторы ядерно-энергетических установок гражданского флота...... 31 1. 6. Использование дисперсионного топлива для региональной энергетики...... 35 1. 7. Дисперсионное топливо атомных ракетных двигателей...... 37 1. 8. Дисперсионное топливо высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов...... 38 1. 9. Дисперсионное топливо энергетических реакторов...... 39 1. 10. Топливо для «сжигания» плутония...... 40 1. 11. Типы композиций дисперсионного ядерного топлива...... 43 Глава 2. Материалы матрицы дисперсионного ядерного топлива...... 45 2. 1. Металлические матричные материалы ядерного топлива дисперсионного типа...... 46 2. 1. 1. Алюминий и его сплавы...... 46 2. 1. 2. Цирконий и его сплавы...... 48 2. 1. 3. Нержавеющие стали...... 51 2. 1. 4. Никель...... 53 2. 1. 5. Магний...... 55 2. 2. Графит как матричный материал дисперсионного ядерного топлива...... 58 2. 3. Матричные материалы дисперсионного топлива IMF...... 63 2. 3. 1. Материалы инертной матрицы на основе оксидов...... 63 2. 3. 2. Материалы инертной матрицы на основе нитридов...... 69 2. 3. 3. Материалы инертной матрицы на основе карбидов...... 71 2. 3. 4. Использование металлов в качестве инертной матрицы...... 72 2. 4. Матричные материалы на основе соединений тория...... 73 2. 4. 1. Использование ThO2 в качестве инертной матрицы...... 73 2. 4. 2. Использование карбидов тория в качестве инертной матрицы...... 78 Глава 3. Делящиеся материалы дисперсионного ядерного топлива...... 83 3. 1. Уран и его сплавы...... 84 3. 1. 1. Металлический уран...... 84 3. 1. 2. Сплавы урана...... 85 3. 2. Керамические соединения делящихся материалов...... 88 3. 2. 1. Диоксид урана...... 88 3. 2. 2. Карбиды урана...... 92 3. 2. 3. Мононитрид урана...... 95 3. 2. 4. Силициды урана...... 99 3. 2. 5. Диоксид плутония...... 105 3. 2. 6. Мононитрид плутония...... 106 Глава 4. Свойства дисперсионных топливных материалов...... 108 4. 1. Свойства дисперсионного топлива на основе алюминиевой матрицы...... 108 4. 1. 1. Дисперсионные композиции на основе U-Al...... 108 4. 1. 2. Дисперсионное топливо на основе сплавов U-Mo...... 113 4. 1. 3. Дисперсионная композиция на основе UO2...... 117 4. 1. 4. Дисперсионное топливо на основе UxSiy...... 119 4. 2. Дисперсионные композиции на основе UO2 – нержавеющая сталь...... 125 4. 3. Дисперсионное топливо на основе урана и сплава U-Mo в матрице из магния...... 130 4. 4. Дисперсионная композиция UO2-Ni...... 133 4. 5. Топливо реакторов HTGR...... 134 4. 6. Высокотемпературное дисперсионное топливо...... 137 4. 7. Дисперсионные композиции IMF...... 141 4. 7. 1. Матричные материалы IMF на основе оксидов...... 142 4. 7. 2. Матричный материал IMF на основе SiC...... 147 4. 7. 3. Керметные композиции IMF...... 148 4. 8. Матричный материал IMF на основе тугоплавких соединений тория...... 149 4. 8. 1. Дисперсионные композиции на основе ThO2...... 150 4. 8. 2. Дисперсионные композиции на основе карбидов тория...... 157 Глава 5. Изготовление топливных сердечников дисперсионного типа...... 159 5. 1. Изготовление дисперсионных топливных сердечников методом плавки и литья...... 159 5. 1. 1. Сердечники твэлов на основе сплавов Al-U...... 159 5. 2. Изготовление дисперсионных сердечников твэлов методом порошковой металлургии...... 160 5. 2. 1. Приготовление порошковых смесей дисперсионных композиций...... 160 5. 2. 2. Получение гранулированного топлива...... 162 5. 2. 3. Нанесение покрытий на гранулированное топливо...... 164 5. 2. 4. Формование заготовок топливного сердечника...... 167 5. 2. 5. Спекание и горячее прессование заготовок дисперсионных композиций...... 168 5. 3. Дисперсионные композиции, получаемые методом порошковой металлургии...... 169 5. 3. 1. Сердечники на основе сплавов U-Al...... 169 5. 3. 2. Сердечники на основе UO2-Al...... 170 5. 3. 3. Сердечники твэлов на основе U3Si2-Al...... 172 5. 3. 4. Сердечники твэлов на основе (U,Mo)-Al...... 175 5. 3. 5. Сердечники твэлов на основе (U,Mo)-Mg...... 181 5. 3. 6. Сердечники твэлов на основе UO2 – нержавеющая сталь...... 182 5. 3. 7. Дисперсионные сердечники на основе UO2-Ni...... 184 5. 3. 8. Дисперсионные сердечники твэлов керметного типа...... 184 5. 3. 9. Дисперсионные сердечники с керамическим топливом в матрице из графита...... 188 5. 4. Изготовление дисперсионных сердечников IMF...... 189 5. 4. 1. Изготовление сердечников механическим смешиванием порошков...... 189 5. 4. 2. Изготовление сердечников из соосажденных порошков...... 192 5. 4. 3. Изготовление сердечников IMF гетерогенного типа...... 194 5. 5. Изготовление сердечников IMF на основе соединений тория...... 198 5. 5. 1. Получение сердечников IMF на основе ThO2...... 198 5. 5. 2. Изготовление топливных сердечников реактора HTGR из (U,Th)C2...... 202 Глава 6. Изготовление твэлов дисперсионного типа...... 205 6. 1. Производство твэлов пластинчатого типа...... 206 6. 2. Производство трубчатых твэлов...... 210 6. 3. Изготовление твэлов стержневого типа...... 213 6. 4. Получение графитовых твэлов реактора HTGR...... 217 6. 5. Технологический контроль твэлов...... 220 Заключение...... 223 Литература...... 228

Издательство: "Техносфера" (2015)

ISBN: 9785948364285