Пострадиационное обследование - Википедия - Post Irradiation Examination

Почтовый Облучение Экзамен (PIE) - исследование использованных ядерные материалы Такие как ядерное топливо. У него несколько целей. Известно, что путем проверки использованного топлива можно изучить виды отказов, возникающие при нормальном использовании (и то, как топливо будет вести себя во время аварии). Кроме того, собирается информация, которая позволяет пользователям топлива убедиться в его качестве, а также помогает в разработке новых видов топлива. После крупных аварий активная зона (или то, что от нее осталось) обычно подвергается PIE, чтобы выяснить, что произошло. Один сайт, на котором выполняется PIE, - это ITU какой Европа центр изучения высших радиоактивный материалы.

Материалы в среде с высоким уровнем излучения (например, реактор) могут проявлять уникальное поведение, например набухать.^[1] и нетепловая ползучесть. Если в материале происходят ядерные реакции (например, то, что происходит в топливе), стехиометрия также будет медленно меняться со временем. Такое поведение может привести к новым свойствам материала, образованию трещин и выделению газа деления:

Выпуск газа деления

По мере разложения или нагрева топлива более летучие продукты деления задерживаются внутри диоксид урана может стать бесплатным.^[2]

Крекинг топлива

Поскольку топливо расширяется при нагревании, ядро ​​таблетки расширяется больше, чем край, что может привести к растрескиванию. Из-за термического напряжения, образовавшегося в топливных трещинах, трещины имеют тенденцию переходить от центра к краю в форме звезды.

Такое поведение изучается, чтобы лучше понять и контролировать эти изменения в материалах.[1][2] [3] [4]. Из-за высокой радиоактивности используемого топлива это делается в горячая камера. Комбинация неразрушающих и разрушающих методов PIE является обычным явлением.

Помимо воздействия излучения и продуктов деления на материалы, ученым также необходимо учитывать температуру материалов в реакторе и, в частности, топлива. Слишком высокая температура топлива может поставить под угрозу топливо, поэтому важно контролировать температуру, чтобы контролировать цепную реакцию деления.

Температура топлива изменяется в зависимости от расстояния от центра до обода. На расстоянии x от центра температура (T_Икс) описывается уравнение где ρ - плотность мощности (Вт · м⁻³) и K_ж это теплопроводность.

Т_Икс = T_Обод + ρ (r_{гранула}² - Икс²) (4 К_ж)⁻¹

Чтобы объяснить это для серии топливных таблеток, используемых с температурой обода 200 ° C (типично для BWR ) с разными диаметры и удельной мощности 250 Втм⁻³ были смоделированы с использованием приведенного выше уравнения. Обратите внимание, что эти топливные таблетки довольно большие; Обычно используются оксидные гранулы диаметром около 10 мм.

Температурный профиль топливной таблетки диаметром 20 мм с удельной мощностью 250 Вт на кубический метр. Обратите внимание, что центральная температура сильно различается для разных твердых частиц топлива.

Температурный профиль топливной таблетки диаметром 26 мм с удельной мощностью 250 Вт на кубический метр.

Температурный профиль топливной таблетки диаметром 32 мм с удельной мощностью 250 Вт на кубический метр.

Температурный профиль топливной таблетки диаметром 20 мм с удельной мощностью 500 Вт на кубический метр. Поскольку температура плавления диоксида урана составляет около 3300 К, очевидно, что топливо из оксида урана перегревается в центре.

Температурный профиль топливной таблетки диаметром 20 мм с удельной мощностью 1000 Вт на кубический метр. Другие виды топлива, кроме диоксида урана, не подвергаются риску.

дальнейшее чтение

Радиохимия и ядерная химия, Г. Чоппин, Дж.О. Лильензин и Дж. Ридберг, 3-е изд., 2002, Баттерворт-Хайнеманн, ISBN  0-7506-7463-6

внешняя ссылка

• МАГАТЭ (Международное агентство по атомной энергии) - База данных исследований после облучения

Рекомендации