одержащего матеріал магнетронним розпиленням щільної кераміки на основі ZrB2 високої чистоти. Диборід цирконію - бескислородное тугоплавкое неметалічне з'єднання, що володіє високою вогнетривкістю і хімічною стійкістю [3].
До ядерному паливу сучасних атомних реакторів висувають високі вимоги, зокрема щодо підвищення ефективності паливовикористання, що може бути досягнуто за рахунок збільшення глибини його вигоряння при експлуатації до 70-100 МВт · добу / кг U.
З підвищенням глибини вигорання палива (більше 60 МВт · добу / кг U) в периферійній області таблетки починає утворюватися специфічна мікроструктура з утворенням субзерен (зменшується ефективний розмір зерна) і утворенням укрупнених газових бульбашок по межах зерен (так звана «rim»-структура). Це призводить до підвищеного виходу газоподібних продуктів розподілу (ЦПД) навіть в умовах зниження лінійної навантаження, тим самим погіршується працездатність твелів.
Можливим шляхом вирішення цієї проблеми є використання палива з підвищеним розміром зерна і оптимізованої структурою пористості.
Короткий опис основ розглянутої технології
Застосування гадолінію в якості вигоряючими поглинача обумовлюється його унікальними властивостями, пов'язаними з високими перетином поглинання нейтронів і швидкістю вигоряння, близькій (при оптимальній концентрації) до швидкості вигорання U 235. Ці властивості в поєднанні з хорошою сумісністю з UO2 і тим, що при його опроміненні не виникають дочірні продукти з високим перетином захоплення теплових нейтронів, роблять гадолиний ідеальним вигорають поглиначем.
Разом з тим виробництво уран-гадолиниевой (як і уран-ербіевого) палива виставляє значно більше специфічних вимог до його виготовлення, ніж до виробництва палива з чистою двоокису урану.
Розглядаючи, зокрема, виробництво уран-гадолиниевой палива, слід зазначити, що, по-перше, гомогенний розподіл гадолінію в двоокису урану - це основна вимога і передумова для забезпечення надійного поведінки уран-гадолиниевой палива при експлуатації . Далі, при додаванні гадолінію до палива існує тенденція до зменшення його теплопровідності, що є критичним проектним параметром. І третє, оскільки теплопровідність уран-гадолиниевой палива в значній мірі залежить від його твердої структури, такий як освіта твердого розчину UO2 - Gd2O3, кількості та розміру окремих частинок Gd2O3 і UO2, виробничий процес повинен гарантувати безпечний і надійний контроль твердої структури. При цьому одночасно необхідно забезпечити відповідне регулювання звичайних структурних властивостей уран-гадолиниевой палива, таких, як розмір зерна і структура пір, так як вони не тільки на пряму впливають на поведінку палива в паливному реакторі за допомогою контролю газовиділення і розмірного поведінки, але і впливають на робочі характеристики палива побічно, впливаючи на його теплопровідність. Нарешті, щільність і, особливо, «доспекаемость» таблеток не повинні істотно змінюватися в гіршу сторону з додаванням гадолінію, що означає необхідність вдосконалення діючих виробничих процесів по виготовленню паливних таблеток.
Для реалізації розглянутих вимог і підвищення якості таблетки припускають виготовлення (U, Gd) O2 - таблеток із сумішей порошків UO2 - Gd2O3 з добавками закису-окису як у вигляді (U, Gd) 3O8 з однаковим (в межа...
