, ,
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
ОЦЕНКА состояния отработавшего ядерного топлива при длительном хранении
Построена расчетная модель зависимости коррозионного изменения массы модельных образцов твэлов от температуры и времени коррозионных испытаний. Приводятся результаты длительных коррозионных испытаний общей продолжительностью до 22000 ч модельных образцов твэлов при температурах 20, 40 и 60 °С во влажных средах с различной концентрацией солей и продуктов деления ядерного топлива (Cs, I, Te).
Отработавшее ядерное топливо (ОЯТ) транспортных ЯЭУ хранится в течение длительного времени в специальных хранилищах в различных условиях. В связи с близостью моря в ячейках для хранения могут образовываться хлоридосодержащие среды, которые активно взаимодействуют с алюминийсодержащей матрицей топливной композиции [1].
Коррозионное взаимодействие в сложной многоэлектродной системе «топливо-оболочка-вода» в присутствии продуктов деления ядерного топлива и ионов хлора очень трудно характеризовать и поэтому возможность прогнозирования его в течение длительного времени чрезвычайно актуальна [2, 3].
Для изучения процесса и продуктов коррозии были приготовлены модельные фрагменты твэлов с открытыми торцевыми участками поверхности топливного сердечника и проведены их длительные коррозионные испытания при температурах 20, 40 и 60 °С в воде и во влажной среде с различной концентрацией хлоридов и продуктов деления ядерного топлива (Cs, I, Te) до набора экспозиции 22000 ч.
Проведены материаловедческие исследования образцов в процессе и после коррозионных испытаний, включая изучение структуры и фазового состава образцов и продуктов коррозии, изменение их массы, рентгеноспектральный анализ зон взаимодействия.
На основе экспериментальных данных путем множественного регрессионного анализа построена расчетная модель зависимости коррозионного изменения массы топливной композиции от температуры испытания, времени коррозионных испытаний для каждой исследованной концентрации хлора в коррозионной среде.
Приводятся численные величины коррозионной скорости потери массы топливной композиции за период до 50 лет при различных температурах и средах хранения. В частности, средняя величина скорости потери массы топливной композиции в водной среде совпадает с данными, которые являются реально наблюдаемыми при хранении данного вида топлива.
Список литературы
1. Атомная Арктика. Проблемы решения / Н. Бемер, А. Никитин, И. Кудрик и др. // Доклад объединения Bellona. 2001. №3. С.13.
2. Коррозионная стойкость материалов в хлоре и его соединениях. Справочник. Мигай Л. Л., М., «Металлургия». 1976. С.120.
3. , . Коррозия конструкционных материалов ядерных и тепловых энергетических установок. Государственное издательство «Высшая школа». 1963.
