ШУМИЛОВ А. А.

Научный руководитель – НИКОЛАЕВ Ю. В, д. т.н., профессор
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

КИНЕТИКА ПОВЕДЕНИЯ ПРОДУКТОВ ДЕЛЕНИЯ В ОКСИДНОМ ТОПЛИВЕ И МЭЗ ВЕНТИЛИРУЕМЫХ ТЕРМОЭМИССИОННЫХ ЭГК.

Проведен расчет потоков продуктов деления (Ba, Sr, I) из топливной полости каждого электрогенерирующего элемента (ЭГЭ) в МЭЗ на форсированном и номинальном режимах

В космических ЯЭУ получили развитие термоэмиссионные реакторы-преобразователи (ТРП) на тепловых и промежуточных нейтронах. Одним из элементов ТРП является электрогенерирующий канал (ЭГК), содержащий вентилируемый твэл с ядерным топливом на основе диоксида урана. [1].

В многоэлементных термоэмиссионных ЭГК с сообщающимися полостями межэлектродного зазора (МЭЗ) и твэл все продукты деления и их соединения,  находящиеся в газовой фазе в топливной полости,  попа­дают в МЭЗ посредством газовой  диффузии  в парах цезия через газоотводное устройство (ГОУ), ловушку, газоотводящий тракт и твердотельной диффузии через вольфрамовый монокристаллический эмиттер[2].Такие продукты деления как  Ba, Sr,  Te, I и Br  не конденсируются в ловушке и газоотводном тракте и попадают в МЭЗ ЭГК[2,3].

Цель настоящей работы состояла в расчете потоков продуктов деления (Ba, Sr, I) из топливной полости каждого электрогенерирующего элемента (ЭГЭ) в МЭЗ на форсированном и номинальном режимах и оценки распределения среднего давления Ba, Sr и I  в МЭЗ

Радиальное распределение концентрации по топливу и потоки изотопов Ba, Sr, I  через ГОУ в МЭЗ,  для  каждого из девяти ЭГЭ,  рассчитывались в соответствии с уравнением:

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

(где - скорость образования i-ого изотопа  j-ого продукта деления,

λj, i - постоянная распада i-ого изотопа  j-ого продукта деления, Cj, i (r, t) - концентрация i-ого изотопа j-ого продукта деления, Dj  - коэффициент диффузии j-ого продукта деления в диоксиде урана, t - время, r-радиус.)

и граничными условиями:

1) на границе раздела фаз  топливо-эмиттер

2) в изотермической топливной полости 

где S - площадь поверхности изотермической  топливной полости, Fj, i - диффузионная проводимость ГОУ по i-ому изотопу j-ого продукта деления, Pj, i - парциальное давление i-ого изотопа j-ого продукта деления в изотермической топливной полости, ro - радиус изотермической  топливной полости, rf - радиус топливного сердечника.

Граничные условия (1) и (2) означают отсутствие потока продуктов деления через эмиттер и выход их в МЭЗ путем диффузии в цезиевом паре через ГОУ с заданной проводимостью.

Показано, что поток стронция из оксидного топлива через ГОУ в МЭЗ ЭГК в конце форсированного режима работы не превышает 2.2 10-8 л. торр./с, а на номинальном режиме снижается более, чем на порядок и в конце ресурса достигает величины 5.4 10-9 л. торр./с. Поток бария в конце форсированного режима работы не превышает 3.1 10-8 л. торр./с, затем на номинальном режиме уменьшается до 1 10-9 л. торр./с и постепенно растет, достигая величины 7.2 10-9 л. торр./с  в конце ресурса. Поток йода в конце форсированного режима работы не превышает 2.1 10-8 л. торр./с,  затем на номинальном режиме уменьшается до 2.7 10-9 л. торр./с и  постепенно растет, достигая величины 9.1 10-8 л. торр./с  в конце ресурса.

Список литературы

1., ,  и др. // Высокотемпературное ядерное топливо. Атомиздат, М., 1978.

2.. , , Любимов физико-химических процессов в многоэлементном ЭГК с сообщающимися полостями твэла и межэлектродного зазора. Атомная энергия, т.104,вып.4 апрель 2008, с.216-224

3. , , Шумилов продуктов деления на фазовый состав достехиометрического диоксида урана в тепловыделяющих элементах термоэмиссионных электрогенерирующих каналов. Материаловедение ((Materials Sciences Transactions) 2008, №3(132), с.34-42