Skip to content

Взаимная диффузия U и Zr в ядерном топливе и оболочке твэлов

Nuclear fuel and cladding
Международная программа VERDON-ISTP изучает риски выброса в окружающую среду радиоактивных продуктов в случае крупной аварии на реакторе и разрабатывает меры по их сокращению. Кроме прочего, в рамках многих испытаний топливные таблетки нагревают до очень высокой температуры, чтобы можно было наблюдать высвобождение продуктов деления. Экспериментально полученные результаты о микроструктуре и химическом составе ядерного топлива в окончательных условиях окружающей среды (окисление или восстановление) можно внедрить в сценарии поведения, чтобы более эффективно предсказать поведение топлива в случае аварии.

Экранированный ЭЗМА обеспечивает безопасную среду для работы с радиоактивными образцами и их анализа, а также собирает информацию из субмикронных областей с непревзойденной точностью и воспроизводимостью, поэтому он является идеальным инструментом для исследования распределения и химического состава продуктов деления в различных фазах.
В частности, в данной серии испытаний можно наблюдать взаимодействие ядерного топлива с материалом оболочки твэлов. Как показано выше, в условиях окисления происходит взаимная диффузия U и Zr на границе топлива и оболочки твэлов. Количественные профили данной области демонстрируют расстояние взаимной диффузии свыше 70 мкм.

Экранированный ЭЗМА также использовался для точного анализа зоны расплава (U, Pu, Zr)O2, которая проникает в трещину в таблетке в условиях восстановительной среды, и для исследования влияния среды на состав продукта деления («белые включения», состоящие из металлов Mo, Ru, Rh, Pd и Tc).

Данные из CEA Cadarache, Франция (CEA / DEN / DEC / SA3E)
Le Gall et al., Journal of Nuclear Materials 530 (2020) 151948
Le Gall et al., Journal of Nuclear Materials 531 (2020) 152015