Воспроизводимые результаты

В качестве воспроизводящего материала в реакторах ВГР и БГР можно использовать И8и, ^Фи, ^Фи, 232Th. Характери-

•стики карбидного и окисного уран-плутониевого воспроизводящего материала примерно такие же, как и ядерного топлива на такой же основе. Характеристики керамического материала на основе тория несколько иные. Окись тория ThO2 химически стабильна, температура плавления ее выше, чем двуокиси урана, и составляет 3250° С, но коэффициенты теплопроводности и линейного расширения у них практически одинаковы. Карбид тория ThC по своему поведению также похож на карбид урана. Он имеет более высокие плотность и температуру плавления, но теплопроводность его ниже теплопроводности карбида урана примерно в 3 раза. Таким образом, среди керамических материалов наиболее подходящим видом ядерного топлива для высокотемпературных реакторов ВГР и БГР являются карбиды урана, плутония и тория, обладающие хорошей совместимостью с графитом, пироуглеродом и карбидами металлов [13].

Если к шаровым твэлам не предъявляют жестких требований ни по размерам при изготовлении, ни по изменению размеров в процессе эксплуатации, то прессованные твэлы являются более выгодными, поскольку стоимость их изготовления меньше, чем стоимость изготовления сборных твэлов, особенно при массовом выпуске. Шаровая форма твэлов, по сравнению со всеми другими формами, обладает еще одним важным преимуществом — возможностью использования твэлов одного и того же размера для бесканальных реакторов с разной тепловой мощностью. Шаровые твэлы крупных реакторов могут быть отработаны и всесторонне проверены на опытном реакторе небольшой мощности. Такой путь был использован в ФРГ; на опытном реакторе AVR изучено поведение многих тысяч шаровых твэлов, в том числе твэлов промышленного реактора THTR-300, тепловая мощность которого в 15 раз выше опытного. Шаровые твэлы реакторов AVR и THTR отличаются практически только загрузкой топливного и воспроизводящего материала. В табл. 1.5 приведены основные расчетные характеристики шаровых твэлов этих реакторов и результаты испытаний на реакторе AVR [16].

Загрузка воспроизводящего материала (232Th) в од- 5,0 10,3

Схематически действие реактора-размножителя на быстрых нейтронах показано на рис. 2.22. В результате реакции деления в ядерном горючем 239Ри образуются быстрые нейтроны, а продукты деления выделяют в топливных элементах теплоту. Затем теплота поглощается теплоносителем и используется для производства пара. В защитном слое из воспроизводящего материала 23SU быстрые нейтроны образуют новое ядерное горючее. Выделение плутония из защитного слоя осуществляется химическим путем. Поскольку в данном случае меньшее число нейтронов делящегося материала идет непосредственно на поддержание цепной реакции, его концентрация в ядерном топливе реактора-размножителя на быстрых нейтронах выше, чем в обычном реакторе на тепловых нейтронах, — около 30 % по сравнению с 3 % в последнем. В реакторе-размножителе на быстрых нейтронах в качестве теплоносителя нельзя использовать воду, поскольку замедление нейтронов в данном случае нежелательно. Вместо нее в современных конструкциях в качестве теплоносителя используется жидкий натрий. При таком теплоносителе внезапная потеря теплоносите-

В реакторе БН нейтроны, образующиеся в процессе деления ядерного топлива 235U или 239Ри в количестве, превышающем необходимое для поддержания цепной реакции, используются для производства дополнительного ядерного топлива из воспроизводящего материала 238U, находящегося в активной зоне реактора:

где v — число нейтронов, возникающих при делении; о/ — сечение деления в активной зоне (делящегося топлива и воспроизводящего материала) и аа — общее сечение захвата в активной зоне. Очевидно, что для поддержания необходимого расширенного воспроизводства ядерного топлива ц должно быть несколько больше двух. Однако сечения деления и захвата являются функциями энергий нейтронов. На рис. 7.10 приведена зависимость т) от энергии нейтронов.

энергий нейтроновт«оэффициент размножения под воздействием быстрых нейтронов может стать равным 1,2. Иными словами, 20 % нейтронов, появившихся в результате деления воспроизводящего материала, иолучено минуя ядерное топливо в активной зоне. Анализ рис. 7.4 показывает, что спектр энергий нейтронов деления без замедления будет наиболее благоприятным диапазоном для работы реактора-размножителя. Нейтроны в этом диапазоне энергий называются быстрыми, а реакторы, работающие в этом диапазоне, называются реакторами-размножителями на быстрых нейтронах или быстрыми реакторами.

Решением проблемы является организация циркуляции смеси расплавленного топлива и продуктов распада; в таком случае окажется возможным попутное разделение протактиния и загрязняющих продуктов распада, в результате чего возвращающаяся в цикл смесь будет содержать только ядра, подлежащие делению, и ядра воспроизводящего материала. Благодаря организации циркуляции топливной смеси с целью удаления загрязняющих

Реакторы на тепловых нейтронах работают на менее обогащенном топливе, чем реакторы на быстрых нейтронах, потому что сечение поглощения тепловых нейтронов, вызывающих деление, у топлива значительно больше, чем у воспроизводящего материала. Следовательно, стоимость тепловыделяющих элементов значительно ниже, что дает определенные преимущества. Замедление нейтронов до «тепловых» * достигается применением замедлителя (материала с относительно невысокой атомной массой и малым сечением поглощения нейтронов), помещаемым между топливными каналами, которые имеют несколько увеличенные размеры по сравнению с реакторами на быстрых нейтронах. В качестве замедлителя используют обычную воду, тяжелую воду, а также графит.

Из сказанного следует, что производство Ри и 235U и его экономика теснейшим образом связаны с технологией получения и рациональным использованием природного урана и особенно его уникального изотопа 235U. Обеспечить наиболее полное превращение всего природного урана и тория в делящийся материал — одна из важнейших глобальных проблем современной атомной науки и техники. Наиболее подготовленный путь решения этой проблемы — широкое использование реакторов-размножителей на быстрых нейтронах. Применение в современных энергетических реакторах, работающих на тепловых нейтронах, слабообогащенного урана, содержащего свыше 95 % воспроизводящего материала (238U), позволяет и в этих реакторах осуществить процесс частичного воспроизводства делящихся нуклидов и таким образом улучшить их баланс в реакторе и получить значительный экономический эффект.

Более воспроизводимые результаты получаются для перемешиваемой с определенной контролируемой скоростью жидкости и, в частности, для вращающегося дискового электрода, для которого и была в первую очередь сформулирована теория конвективной диффузии.

проба, дающая удовлетворительные воспроизводимые результаты и отличающаяся достаточной простотой.

Определение содержания водорода в стали и интенсивности проникновения водорода в сталь. Широко распространен метод определения содержания водорода в стали — вакуумная экстракция при нагреве образцов в вакууме с последующим измерением объема выделившегося водорода. Оптимальная температура выдержки стальных образцов при вакуумной экстракции составляет 873—923 К. Этот метод отличается относительной простотой, не требует проведения химического анализа газа, так как выделившийся газ на 90—95% состоит из водорода, и позволяет получать сравнимые и воспроизводимые результаты.

тановка. Один из вариантов такой установки показан на рис. 2.17. Она весьма проста по конструкции и удобна для практического пользования. Обе схемы нагружения квадратных пластинок позволяют получать стабильные и воспроизводимые результаты (при llh :> 15) в достаточно широком диапазоне относительных прогибов пластинки, так как зависимость прогиба от нагрузки в исследованном диапазоне (рис. 2.18) линейна практически для всех пространственно-армированных композиционных материалов. Исключение составляют трехмер-ноармированные композиционные материалы типа углерод-углерод, для которых при прогибе выше (0,85—0,9) Л имеет место небольшая нелинейность. При реализации этих схем нагружения необходимо, чтобы точки приложения сосредоточенных сил располагались в вершинах углов или на расстояниях, не превышающих (0,5—1,0) Л от вершин углов по диагоналям пластинки при llh = 10 (рис. 2.19).

'Как уже отмечалось выше, определение содержания в антикоррозионной бумаге термопластичных гидрофобизирующих и барьерных покрытий представляет собой трудную задачу в связи с отсутствием надежных методик, дающих воспроизводимые результаты.

В ваннах малой емкости перемешивание производят механическим путем, а в более крупных емкостях — с помощью воздуха (или инертного газа). Кроме того, можно получить равномерное перемещение суспензии вращением катода или циркуляцией электролита. В последнем случае отсутствует питтинг и получаются наиболее воспроизводимые результаты.

Для определения жидкотекучести существует большое количество проб, но наибольшим распространением пользуется проба с горизонтальным спиральным каналом постоянного сечения. Эта проба чувствительна, дает устойчивые, хорошо воспроизводимые результаты, компактна, проста в изготовлении. Жидкотекучесть измеряется длиной, на которую металл может заполнить канал определенного сечения в определенных условиях (рис. 1).

тановка. Один из вариантов такой установки показан на рис. 2.17. Она весьма проста по конструкции и удобна для практического пользования. Обе схемы нагружения квадратных пластинок позволяют получать стабильные и воспроизводимые результаты (при llh :> 15) в достаточно широком диапазоне относительных прогибов пластинки, так как зависимость прогиба от нагрузки в исследованном диапазоне (рис. 2.18) линейна практически для всех пространственно-армированных композиционных материалов. Исключение составляют трехмер-ноармированные композиционные материалы типа углерод-углерод, для которых при прогибе выше (0,85—0,9) Л имеет место небольшая нелинейность. При реализации этих схем нагружения необходимо, чтобы точки приложения сосредоточенных сил располагались в вершинах углов или на расстояниях, не превышающих (0,5—1,0) Л от вершин углов по диагоналям пластинки при llh = 10 (рис. 2.19).

Наиболее чувствительным из рассмотренных методов является последний. При анализе щелочных металлов он применим без дистилляции. Однако при тщательном соблюдении всех рекомендуемых условий любым из них могут быть получены надежные, воспроизводимые результаты. Только когда не весь азот находится в пробе в виде нитридов я нет уверенности, что в результате растворения навески весь он будет переведен в аммонийную соль, определение азота проводят после принятия дополнительных мер, обеспечивающих переход всего азота в ни-тридный. Наиболее просто это может быть достигнуто добавлением к расплавленной навеске анализируемого образца металла, активного по отношению к азоту, например лития, предварительно приготовленного в виде сплава с натрием (лигатуры), содержащего 3—5% лития.

повторяющихся испытаний дополнительные затраты на автоматизацию могут окупиться, если испытания будут продолжаться в теае-ние года или двух лет. Возможно, что экономия, получаемая при автоматизации за счет исключения ошибок оператора при программировании и регистрации данных, имеет большее значение, чем снижение прямых затрат на оператора. Кроме того, автоматическое испытательное оборудование, как правило, выдает более воспроизводимые результаты, что облегчает обнаружение и диагностику отказов или аномальных явлений при испытаниях (и дает благодаря этому дополнительную экономию средств), обеспечивает более однородные условия испытания и более приемлемое качество изделия. Поэтому при повторяющихся испытаниях, входящих в группы 3 и 4, следует ориентироваться на использование автоматического испытательного оборудования, а оборудование с ручным управлением применять в виде исключения. Особое внимание нужно обратить на автоматическое оборудование для проведения циклических испытаний на воздействие внешних факторов, например испытаний группы 4 на ускоренное старение и на вибрации в группах 3 и 4, так как при этом может быть получена значительная экономия средств.

Как показала практика, наиболее точные и воспроизводимые результаты по qKp получаются, если момент достижения qKp фиксировался по локальному возрастанию температуры наружной стенки рабочего участка, которое замерялось поверхностной термопарой, а не определялось визуально по покраснению стенки рабочего участка. Визуальное фиксирование qsp, особенно при паросодержаниях х2 ^ 20%, может приводить к значительному завышению экспериментальных значений, что, в свою очередь, может явиться причиной количественного расхождения опытных материалов различных авторов.