а плавлення і випаровування, хороша теплопровідність, невелике збільшення об'єму при нейтронном опроміненні, а тек ж технологічність виробництва.
ТВЕЛ являє собою своєрідний олівець, в якому і знаходяться ці самі таблетки з ядерним паливом. Оболонка якого повинна бути обов'язково добре загерметизована. Хороша герметизація оболонки ТВЕЛів необхідна для виключення попадання продуктів поділу палива в теплоносій, що може спричинити поширення радіоактивних елементів за межі активної зони. Також, у зв'язку з тим, що уран, плутоній та їх сполуки вкрай хімічно активні, їх хімічна реакція з водою може спричинити деформацію ТВЕЛу та інші небажані наслідки.
1. Вимоги до матеріалів з виготовлення оболонок ТВЕЛів
При роботі реактора оболонка ТВЕЛу піддається одночасному впливу опромінення, високих температур, значних статичних і динамічних навантажень, а також фізико-хімічної взаємодії з чужорідними матеріалами - сердечником і теплоносієм.
Навантаження, які діють на оболонку, виникають не тільки через наявність великих температурних перепадів між її внутрішньою і зовнішньою поверхнями, але і в результаті так званого распухания сердечника. Причиною распухания є накопичення в осерді продуктів поділу ядерного пального. Серед них виявлені радіоактивні атоми більше 30 різних елементів, розпад яких призводить до появи в осерді нових ізотопів. Частина з них при високих температурах знаходиться в газоподібному стані (Кг, Хе та ін.) У результаті накопичення домішок в матеріалі сердечника утворюються газові бульбашки і його обсяг збільшується. При цьому внутрішнє тиск, що діє на оболонку ТВЕЛу, підвищується іноді до декількох атмосфер, що при недостатній міцності матеріалу оболонки може призвести до її деформації і руйнування.
Небезпека руйнування оболонки ТВЕЛу під дією механічних навантажень посилюється тим, що в процесі роботи реактора властивості міцності матеріалу оболонки можуть істотно знижуватися в результаті впливу високих температур і реакторних випромінювань.
З реакторних випромінювань на властивості матеріалів в найбільшій мірі впливають швидкі нейтрони. При опроміненні великими інтегральними потоками швидких нейтронів матеріали, як правило, охрупчиваются, а їх тривала міцність зменшується.
Що може потягнути за собою серйозні наслідки. Саме з цієї причини при виготовленні оболонок ТВЕЛів підбирають спеціальні матеріали, які могли б відповідати наступним характеристикам.
Матеріал оболонки ТВЕЛів повинен мати такими властивостями:
Висока корозійна, ерозійна і термічна стійкість;
Він не повинен істотно змінювати характер поглинання нейтронів в реакторі.
Оболонки ТВЕЛів в даний час виготовляють із сплавів алюмінію, цирконію, нержавіючої сталі. Сплави Al використовуються в реакторах з температурою активної зони < 250-270 ° С, сплави Zr - в енергетичних реакторах при температурах 350-400 ° С, а нержавіюча сталь, яка інтенсивно поглинає нейтрони, - в реакторах з температурою> 400 ° С. Іноді використовують і інші матеріали, наприклад, графіт.
У разі використання керамічних сердечників, між ними і оболонкою залишають невеликий зазор, необхідний для врахування різних коефіцієнтів теплового розширення матеріалів, а для п...
