ОЦЕНКА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ДОБАВОК ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЯДЕРНОГО ТОПЛИВА В РЕАКТОРЕ

В настоящее время ведется большое количество работ по совершенствованию технологии тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ) для обеспечения надежной работы в условиях повышенных выго-раний. Важным параметром таблеток с этих позиций является микроструктура. Увеличение размера зерна уменьшает разветвленность границ и снижает скорость миграции газонаполненных пор к границам зерен, являющихся путями ускоренной диффузии. На решение этой задачи направлено введение наноразмерных добавок к диоксиду урана исходя из влияния малых легирующих добавок (МЛД) на активацию роста зерна и эволюцию микроструктуры. Введение наноразмерных частиц различных порошков должно активизировать процесс спекания. Актива-ция процесса спекания за счет нанодобавок является одним из направлений при разработке технологии новых видов материалов для атомных реакторов на быстрых нейтронах. В рамках представленной работы механическое активирование с одновременным измельчением порошков оксидов гадолиния и гидрооксидов алюминия и гадолиния (Gd₂O₃ №1, Gd₂O₃ №2, Al(OH)₃ и Gd(OH)₃) проводили в планетарной центробежной мельнице "Pulverisette 5" компании Fritsch GmbH (Германия). Технология получения ядерного горючего на основе UO₂ разработана в нескольких вариантах, среди которых спекание с предварительным прессованием или мундштучным формованием, изостатическое и горячее прессование, ротационная ковка, вибрационное уплотнение, шликерное литье, экструзия и др. Учитывая простоту и доступность, особого внимания заслуживают холодное прессование и спекание, которые на сегодня являются основными для получения ТВЭЛ из UO₂. Рассмотрены и установлены некоторые отличительные особенности структуры исходных добавок TiO₂, Al(OH)₃, Gd₂O₃, Gd(OH)₃ и определены их основные свойства. Разработаны оптимальные режимы получения высокодисперсных добавок и предложен оптимальный метод введения их в смеси с UO₂. Предложены возможные механизмы влияния высокодисперсных добавок на технологию изготовления таблеток.

ядерное топливо, глубина выгорания, модифицирующие добавки, nuclear fuel, burnup rate, modifying additives

1. Панов В.С., Лопатин В.Ю. Составы, технология и свойства порошковых материалов для ядерной техники. М.: Издательский Дом МИСиС, 2008. 105 с.

2. Неорганическая химия. Химия элементов / Ю.Д.Третьяков, Л.И. Мартыненко [и др.]. М.: Изд-во "Химия", 2007. 432 с.

3. Получение нанопорошков испарением исходных веществ на ускорителе электронов / С.П. Барханов, А.И. Корчагин [и др.] // Доклады Академии наук. 2006. Т. 409. № 3. С. 320-323.

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2001. 743 с.

5. Тарасов А.В. Металлургия титана. М.: ИКЦ "Академкнига", 2003. 328 с.

6. Михайличенко А.И., Патрикеев Ю.Б. Редкоземельные металлы. М.: Металлургия, 1987. 231 с.

7. Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Константы неорганических веществ: справочник. М.: ДРОФА, 2008. 685 с.

8. Особенности получения тонкодисперсных гидроксида алюминия и глинозема / И.Б. Воробьев, И.В. Николаев [и др.] // Сб. докладов. первой науч.-практ. конф. специалистов алюминиевого комплекса ОАО "СУАЛ ХОЛДИНГ" (декабрь 2001 г., г. Красноуральск). М., 2002. С. 38 - 40.

9. Определение условий кристаллизации основных фаз гидроксида алюминия при карбидизации алюминатных растворов / И.Б. Воробьев, И.В. Николаев [и др.] // Известия Вузов. Цветная металлургия. 2006. № 6. С. 43 - 47.

10. Применение математической модели для описания процессов консолидации порошков UO2/ Э.И. Андреев, К.В. Главин [и др.] // Известия Вузов. Цветная металлургия. 2008. № 3. С. 58 - 64.

11. Получение методом синтеза нанопорошка гидроксида гадолиния для легирования материалов топливных таблеток и исследование его физико-химических свойств / В.С. Панов, В.Ю. Лопатин, Ж.В. Еремеева, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 2 (65). С. 78-86.

12. Методы подготовки и получение исходных материалов для приготовления гранул оксида гадолиния для ТВЭЛ / Т.М. Алдажаров, Ю.Г.Русин, Ж.В. Еремеева, Т.А. Рыспаев, Е.В. Агеев // Известия Юго-Западного государственного университета. 2016. № 4 (67). С. 8-18.