Энергетика. ТЭС и АЭС

Всё о тепловой и атомной энергетике

Условия работы оболочек твэлов и предъявляемые к ним требования

Оболочки твзлов являются одним из основных компонентов, определяющих их работоспособность. К ним предъявляются очень жесткие требования по коррозионной стойкости, механической прочности в сочетании с хорошей пластичностью (оболочки должны сохранить определенную пластичность до конца эксплуатации твэлов). Достаточно жесткие требования предъявляются по исходной геометрии оболочек и стабильности ее при облучении.

Оболочки твэлов работают в очень тяжелых условиях:

1) мощное радиационное воздействие всех видов облучения;

2) высокая температура топливного сердечника, достигающая в центре 2100-2500 °С;

3) высокое давление теплоносителя, достигающее 16 МПа;

4) коррозионное воздействие теплоносителя с внешней стороны и топлива, и газовых продуктов деления — с внутренней;

5) плотный контакт оболочки с топливом вследствие его распухания;

6) длительная кампания твэлов: 3-5 лет для АЭС и до 8-10 лет для ACT.

ТВЭЛ

При этом надо учесть, что КТР топлива, оксида урана примерно в 1,5 раза больше, чем у возможных для этих целей металлов. Поэтому при изменении по разным причинам мощности реактора, следовательно, и температуры твэлов, в оболочках возникают большие знакопеременные нагрузки, крайне отрицательно сказывающиеся на работоспособности твэлов.

Из перечисленных условий работы можно представить основные требования к материалу оболочки. При этом надо иметь в виду еще одно чрезвычайно важное требование: материал оболочки должен иметь минимальное сечение захвата тепловых нейтронов. Лучше других этим требованиям удовлетворяет цирконий. Но цирконий необходимо очистить от его постоянного спутника — гафния, обладающего большим сечением захвата нейтронов. Допустимое содержание гафния ограничено 0,01-0,05 % (содержание его в рудах составляет 2-2,5 % содержания циркония). Однако чистый цирконий не удовлетворяет требованиям по механическим и коррозионным свойствам, поэтому его используют в виде сплавов. В странах СНГ используется сплав цирконий с 1 % Nb, за рубежом — более сложно легированные сплавы циркалой-2 и циркалой-4. На этих оболочечных сплавах и базируется во всем мире ядерная энергетика.

Читайте также:

Updated: 15.08.2015 — 17:24
Энергетика. ТЭС и АЭС © 2012 Использование материалов с сайта разрешается при наличии на него активной ссылки без тегов nofollow и noindex.
Adblock detector