Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів

Досліджуються два можливі механізми руйнування паливовмісних матеріалів 4-го блока ЧАЕС: утворення залишкових напружень при охолодженні та за рахунок окислення двоокису урану. Визначено залишкові напруження, що виникають при охолодженні лави за рахунок різниці коефіцієнтів теплового розширення вклю...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2007
Автори:	Голіней, І.Ю., Сугаков, В.Й.
Формат:	Стаття
Мова:	Ukrainian
Опубліковано:	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України 2007
Назва видання:	Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
Теми:	Проблеми Чорнобиля
Онлайн доступ:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127863
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів / І.Ю. Голіней, В.Й. Сугаков // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2007. — Вип. 8. — С. 86-91. — Бібліогр.: 8 назв. — укр.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-127863
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1278632017-12-30T03:02:57Z Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів Голіней, І.Ю. Сугаков, В.Й. Проблеми Чорнобиля Досліджуються два можливі механізми руйнування паливовмісних матеріалів 4-го блока ЧАЕС: утворення залишкових напружень при охолодженні та за рахунок окислення двоокису урану. Визначено залишкові напруження, що виникають при охолодженні лави за рахунок різниці коефіцієнтів теплового розширення включень і матриці, з врахуванням процесів релаксації. Показано, що фронт окислення двоокису урану різкий і просувається лінійно з часом, визначено швидкість його руху залежно від мікроскопічних параметрів системи. Проведено оцінки зумовлених окисленим шаром напружень і показано, що другий механізм є важливішим для розвитку крихкості. Исследуются два возможных механизма деградации топливосодержащих материалов 4-го блока ЧАЭС: образование остаточных напряжений при охлаждении и за счет окисления двуокиси урана. Определены остаточные напряжения, возникающие при охлаждении лавы за счет разницы коэффициентов теплового расширения включений и матрицы, с учетом процессов релаксации. Показано, что фронт окисления двуокиси урана резкий и продвигается линейно со временем, определена его скорость в зависимости от макроскопических параметров системы. Оценки обусловленных окисленным слоем напряжений показывают, что второй механизм более важен для развития хрупкости. Two probable mechanisms of the degradation of fuel containing materials of Chernobyl Power Plant's Unit 4 are studied: formation of the residual stresses by cooling and as the result of the uranium dioxide oxidation. The residual stresses which appeared at the lava cooling are determined taking into account relaxation. The front of the uranium dioxide oxidation is shown to be sharp and propagating linearly with time. The velocity of the front propagation is determined as a function of the macroscopic parameters of the system. The estimates of the oxidation induced stresses show that the later mechanism is more important for the development of embrittlement. 2007 Article Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів / І.Ю. Голіней, В.Й. Сугаков // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2007. — Вип. 8. — С. 86-91. — Бібліогр.: 8 назв. — укр. 1813-3584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127863 539.213.28;539.374 uk Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	Проблеми Чорнобиля Проблеми Чорнобиля
spellingShingle	Проблеми Чорнобиля Проблеми Чорнобиля Голіней, І.Ю. Сугаков, В.Й. Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
description	Досліджуються два можливі механізми руйнування паливовмісних матеріалів 4-го блока ЧАЕС: утворення залишкових напружень при охолодженні та за рахунок окислення двоокису урану. Визначено залишкові напруження, що виникають при охолодженні лави за рахунок різниці коефіцієнтів теплового розширення включень і матриці, з врахуванням процесів релаксації. Показано, що фронт окислення двоокису урану різкий і просувається лінійно з часом, визначено швидкість його руху залежно від мікроскопічних параметрів системи. Проведено оцінки зумовлених окисленим шаром напружень і показано, що другий механізм є важливішим для розвитку крихкості.
format	Article
author	Голіней, І.Ю. Сугаков, В.Й.
author_facet	Голіней, І.Ю. Сугаков, В.Й.
author_sort	Голіней, І.Ю.
title	Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів
title_short	Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів
title_full	Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів
title_fullStr	Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів
title_full_unstemmed	Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів
title_sort	деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів
publisher	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
publishDate	2007
topic_facet	Проблеми Чорнобиля
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127863
citation_txt	Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів / І.Ю. Голіней, В.Й. Сугаков // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2007. — Вип. 8. — С. 86-91. — Бібліогр.: 8 назв. — укр.
series	Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
work_keys_str_mv	AT golínejíû deâkímehanízmirujnuvannâpalivovmísnihmateríalív AT sugakovvj deâkímehanízmirujnuvannâpalivovmísnihmateríalív
first_indexed	2025-07-09T07:53:08Z
last_indexed	2025-07-09T07:53:08Z
_version_	1837155054731132928
fulltext	86 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 УДК 539.213.28;539.374 ДЕЯКІ МЕХАНІЗМИ РУЙНУВАННЯ ПАЛИВОВМІСНИХ МАТЕРІАЛІВ І. Ю. Голіней, В. Й. Сугаков Інститут ядерних досліджень НАН України, Київ Досліджуються два можливі механізми руйнування паливовмісних матеріалів 4-го блока ЧАЕС: утворення залишкових напружень при охолодженні та за рахунок окислення двоокису урану. Визначено залишкові напруження, що виникають при охолодженні лави за рахунок різниці коефіціє- нтів теплового розширення включень і матриці, з врахуванням процесів релаксації. Показано, що фронт окислення двоокису урану різкий і просувається лінійно з часом, визначено швидкість його руху залежно від мікроскопічних параметрів системи. Проведено оцінки зумовлених окисленим шаром напружень і показано, що другий механізм є важливішим для розвитку крихкості. Вступ У результаті аварії на 4-му блоці ЧАЕС утворилися радіоактивні лапоподібні матеріа- ли, які руйнуються й розкришуються з часом [1]. Оскільки розповсюдження радіоактивного пилу становить загрозу, важливо збагнути механізми розтріскування лави й утворення мікро- скопічних «гарячих» частинок. Актуальність цієї проблеми не зменшується з роками, що минули від дня аварії. У даній роботі досліджуються певні механізми утворення напружень у лавоподібних матеріалах і показано, що напруження, зумовлені цими механізмами, досить значні, щоб при- звести до зародження й розповсюдження тріщин. Один із механізмів пов’язаний із залишко- вими напруженнями навколо мікроскопічних включень за рахунок різниці коефіцієнтів теплового розширення, інший механізм пов’язаний із поступовим окисленням лави й зміною густини матеріалу, що починається з поверхні й просувається в глибину лави з кожним роком. Розглядається модель проникнення окислювача (кисню чи води) в лаву й рух фронту окислення, оцінюються напруження, які при цьому виникають, й показано, що вони можуть перевищувати критичні напруження розтріскування лави. Залишкові напруження навколо мікроскопічних включень Лапоподібні паливовмісні матеріали (ЛПВМ), що утворилися внаслідок аварії на 4-му блоці ЧАЕС мають дуже складну внутрішню структуру. Зокрема, у них у силікатній матриці містяться велика кількість включень, різноманітних за своєю природою, розмірами та фор- мою [1]. Відомо, що з часом ЛПВМ старіють і розкришуються. Однією з причин є викликане внутрішніми напруженнями поширення тріщин у цих матеріалах. Причиною виникнення напружень можуть бути різні коефіцієнти термічного розширення мікроскопічних включень та основного матеріалу [2]. Після аварії лава охолоджувалася від температур, вищих за температуру плавлення матриці, до практично кімнатної температури. Накопичення механіч- них напружень повинно залежати від швидкості охолодження й від здатності матеріалу матриці релаксувати деформації. Залишкові механічні напруження, що виникають у силікатній матриці навколо вклю- чення й зумовлені різницею коефіцієнтів термічного розширення матеріалів матриці й включення, при охолодженні від початкової температури 0T до кінцевої температури fT розраховувались в роботі у роботі [2] на прикладі сферичного включення. Вважалось, що при високій початковій температурі напруження в матеріалі відсутні. Вони виникають при зменшенні температури. Виявилось, що ці напруження можуть бути істотними. Проте в роботі [2] не враховувалась релаксація механічних напружень підчас застигання внаслідок пластичності матеріалу. Проведені в останні роки експерименти показали, що при високих температурах лапоподібна матриця, яка складається в основному із SiO2, має високу плас- ДЕЯКІ МЕХАНІЗМИ РУЙНУВАННЯ ПАЛИВОВМІСНИХ МАТЕРІАЛІВ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 87 тичність. Крім того, експериментально знайдено кількісні значення в’язкості для лави [3], що дає можливість враховувати релаксацію деформації, розрахувати залишкові напруження докладніше й описати їх залежність від швидкості охолодження. Величина напружень, що виникають при охолодженні, зумовлена як деформацією, утвореною внаслідок різниці коефіцієнтів розширення включення й матриці, так і релак- сацією напружень у матриці за рахунок в’язкості. Зміна напружень за одиницю часу може бути описана формулою [4] viskel dt d dt d dt d      +     = σσσ , (1) де σ - будь-яка з компонент тензора напружень. Напруження, що виникають у матеріалі лави навколо сферичного включення з радіу- сом R при зміні температури від 0T до T , можна обрахувати за формулою [5] 1 21 21 03 3 2)2()2()2( 43 )( 4 22 K GK TT r RG rr + −−−=−=−= αασσσ ϕϕθθ , (2) де ijσ - відповідні компоненти тензора напружень у сферичній системі координат; r - радіус точки, в якій визначається напруження; iα , iK , iG - коефіцієнти теплового розширення, модулі всебічного стиску й модулі зсуву для i -го матеріалу. Індексом 1 позначено матеріал включення, а індексом 2 матеріал матриці. На поверхні включення при Rr = для швидкості розвитку напруження eldt d       σ за рахунок охолодження отримаємо dt Td A dt d el ))(( 21 αασ −=      , (3) 1 21 2 43 4 K GK G A + −= , (4) де температура T залежить від часу. Коефіцієнти теплового розширення α1 і α 2 в загальному випадку залежать від температури, а отже, враховуючи історію охолодження, й від часу. viskdt d       σ - це зменшення поля напружень, зумовлене пластичною деформацією. Його можна апроксимувати формулою [4] τ σσ −=      viskdt d , (5) де ητ G= ; η - коефіцієнт в’язкості. Таким чином, зібравши всі члени, отримуємо рівняння для визначення напружень τ σαασ − − = dt Td A dt d ))(( 21 . (6) Початкові умови – відсутність деформації на початку охолодження 0)0( =σ . Для знаходження поля деформацій необхідно знати, як охолоджувалася лава. Швид- кість охолодження залежить від багатьох факторів (форми зразка лави, відстані точки від поверхні, швидкості розпаду радіонуклідів у ній, контакту з повітрям тощо). У даній роботі І. Ю. ГОЛІНЕЙ, В. Й. СУГАКОВ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 88 охолодження апроксимується експоненціальним законом, причому його швидкість тракту- ється, як параметр задачі ( ) )/exp()( 00 ttTTTtT ff −−+= , (7) де 0T - початкова температура; fT - температура оточення; 0t - час, за який температура падає в e разів. Залежність в’язкості матеріалу лави від температури бралася із експериментального дослідження [3]: )/exp( 101 TEaττ = при <T 750 ºС, (8) )/exp( 202 TEaττ = при >T 750 ºС, де 1aE = 11265 K; 2aE = 69310 K; 01τ = 10-3 c; 02τ = 4,7·10-27 c. В’язкість лави зменшується при зменшенні температури. Особливістю цієї залежності є злом при температурі 750 ºС. Вище цієї температури плинність стає дуже високою, і, як видно з результатів розрахунків, напруження швидко релаксують. Рис. 1. Залежність нормалізованого напруження AS /σ= на поверхні пори від часу в днях. Різні криві відповідають різним швидкостям охолодження 0t : 1 - 105 c; 2 - 2·105 c; 3- 5·105 c; 4 - 106 c; 5 - 2·106 c; 6 - 5·106 c; 7 – 107 c. Вибираючи різні швидкості охолодження й розв’язуючи рівняння для визначення напру- ження на границі включення, отримаємо часову динаміку залежності напруження (рис. 1). Криві розраховано для зміни температури від 850 до 50 ºС. Як видно з рисунка, напруження зростає з часом, проте при повільному охолодженні релаксація може суттєво зменшити його. В областях , де охолодження відбувалось швидко, вплив в’язкості не істотний. Необхідно зазначити, що завдяки великої плинності лави при температурах, вищих за 750 ºС, охолодження до цієї температури не призводить до утворення напружень навколо включення. Оцінимо величину напружень навколо включення при охолодженні від 750 ºС до кімнатної температури (25 ºС). При різниці коефіцієнтів теплового розширення матеріалу включення й лави α∆ = 4·10-6 К, напруження, розраховані згідно з нашими формулами, можуть досягати 100 МПа і бути причиною крихкості лави. Напруження при окисленні при поверхневого шару Взаємодія паливовмісної лави з атмосферою приводить до різних фізико-хімічних процесів, які можуть відігравати велику роль у руйнуванні радіоактивної лави [6, 7]. Відомо [8], наприклад, що UO2 поступово перетворюється в найстійкішу модифікацію урану U3O8. У даній роботі ми будуємо феноменологічну модель, що описує виникнення неоднорідності й зв’язаних із нею напружень у приповерхневій області внаслідок хімічних реакцій. При хіміч- ній реакції, зумовленій проникненням реагенту (кисню чи води), проходить зміна хімічного складу лави, виникає нова речовина з густиною, відмінною від початкової. У цьому випадку в області, де відбувається реакція, виникають механічні напруження. Особливо значними вони можуть бути в перехідному шарі між окисленою й неокисленою частиною лави. Ми пропонуємо феноменологічну модель окислення, яка абстрагується від конкретної реакції, що може проходити в кілька проміжних етапів, причому кожен перехід характери- зується своєю швидкістю [8]. Для нас найважливіша характеристика – зміна густини ДЕЯКІ МЕХАНІЗМИ РУЙНУВАННЯ ПАЛИВОВМІСНИХ МАТЕРІАЛІВ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 89 матеріалу до й після реакції. Ми вивчатимемо розподіл кисню, що проникає в лаву, концент- рації вихідного матеріалу (UO2) й кінцевого продукту реакції (U3O8). Розглянемо плоский зразок, направивши вісь z в глибину матеріалу. Уважатимемо, що із поверхні проникає кисень, концентрація якого має розподіл )(0 zn . Концентрації початкової речовини, що окис- люється, та кінцевого продукту позначатимуться )(znb та )(zna відповідно. Окислювач про- никає в лаву за рахунок дифузії й реагує з вихідною речовиною. Апроксимуємо процеси системою рівнянь ),(),( ),(),( 2 2 tzntzn z tzn D t tzn bo oo γ ∂ ∂ ∂ ∂ −= , (9) ),(),( tzntzn t n bo b γ ∂ ∂ −= , (10) ),(),( tzntzn t n bo a γ ∂ ∂ = , (11) де D - коефіцієнт дифузії кисню; γ - швидкість реакції. Очевидно, що constnnn boab ==+ , де 0bn - початкова концентрація. Уведемо безрозмірні параметри 1)( −= boo nγτ , 2/1)( oDl τ= , ott τ/~ = , lzz /~ = , booo nnn /~ = , bobb nnn /~ = , boaa nnn /~ = . Тоді )~,~(~)~,~(~ ~ ),~(~ ~ ),~(~ 2 2 tzntzn z tzn t tzn bo oo −= ∂ ∂ ∂ ∂ , (12) )~,~(~)~,~(~ ~ )~,~(~ tzntzn t tzn bo b −= ∂ ∂ , (13) )~,~(~1)~,~(~ tzntzn ba −= . (14) Отримані рівняння не мають коефіцієнтів. У такому випадку справедлива дана масш- табна інваріантність              = tnz D n ntzn bo bo γγ ,),( 2/1 . (15) Граничні умови виберемо з наступних міркувань. Уважатимемо, що прихід атомів окислювача до поверхні відбувається набагато швидше, ніж його проникнення в лаву. Тоді його концентрація на поверхні стала. У глибині матеріалу кисень і U3O8 відсутні. У такому випадку початкові й граничні умови записуються як: )~()0,~(~ zanzn ooo δ= , 1)0,~(~ =znb , 0)0,~(~ =zna , 0)~,~(~ →tzno при ∞→z~ . 0)~,~(~ →tzna при ∞→z~ , де a середня віддаль між атомами в лаві, oon - концентрація кисню в приповерхневому шарі. Отримана система рівнянь розв’язувалася чисельно, при oon = 0,001. На рис. 2 - 4 наведено динаміку зміни концентрації кисню, окису урану й закису урану відповідно. Аналіз розрахованої динаміки профілів проникнення кисню й окислення оказує, що окислення проникає в глибину матеріалу приблизно так, як рухається автохвиля. Реальна (розмірна) швидкість залежить від параметрів: коефіцієнта дифузії, швидкості реакції й т.п. Швидкість руху фронту зростає із збільшенням концентрації кисню на поверхні. І. Ю. ГОЛІНЕЙ, В. Й. СУГАКОВ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 90 Рис. 2. Зміна профілю концентрації окислювача з часом (безрозмірні змінні). Рис. 3. Динаміка зміни профілю вихідної речовини з часом (безрозмірні змінні). Рис. 4. Динаміка профілю окисленої речовини з часом (безрозмірні змінні). Рис. 5. Залежність шляху, який пройшов фронт хвилі, від часу. У початкові моменти часу шлях, пройдений фронтом хвилі, росте пропорційно кореню з часу, що характерно для дифузії. Пізніше фронт просувається лінійно й, вочевидь, його рух контролюється реакцією окислення. Залежність шляху, пройденого фронтом хвилі, від часу показано на рис. 5. Виконаємо оцінки. Масштаб довжини визначається довжиною дифузії кисню l за час 0τ . Фактично довжина l визначає шлях, пройдений атомом кисню до реакції. Коефіцієнт γ можна оцінити за формулами для визначення швидкості реакції при дифузійному русі реагентів rDRπγ 4= , (16) де rR - радіус реакції. Тоді rb Rnl π4/1 0= , (17) )4/(10 rDRπτ = . (18) Таким чином, у даній моделі коефіцієнт l не залежить від коефіцієнта дифузії. З цього випливає, що просторовий розподіл профілю в даний момент часу не залежить від швидкості дифузії. Проте дифузія суттєво впливає на масштабний множник, що входить у формулу (14) поряд із часом і визначає просторове зміщення фронту хвилі. Таким чином хвиля рухається вперед, зберігаючи свою форму. Коефіцієнт дифузії залежить від температури, а це суттєво впливає на корозійні процеси. При активаційному характері дифузії )/exp(0 TEDD a κ−= . Для оцінок виберемо наступні характерні значення параметрів: 27 0 103⋅=bn м-3 (при 10 %-ному вмісті палива в лаві), 10101 −⋅=R м, 7 0 10−=D м2/с. Тоді 10101,5 −⋅=l м, )/exp(106,2 12 0 TEa κτ ⋅⋅= − с. Величина 0τ сильно залежить від енергії активації й температури, і при енергії активації 5,0=aE еВ, 4 0 104,6 −⋅=τ с при 300=T К й 8 0 101,4 −⋅=τ с при 600=T К. Згідно з про- ДЕЯКІ МЕХАНІЗМИ РУЙНУВАННЯ ПАЛИВОВМІСНИХ МАТЕРІАЛІВ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 91 веденими розрахунками в області лінійної залежності пройденого шляху від часу автохвиля корозії проходить шлях l5 за час 0 5105 τ⋅ . Таким чином, швидкість просування фронту при T = 300 К дорівнює 11108,0 −⋅ м/с, і віддаль в 1 см буде пройдена за приблизно 35 років. Звісно, що оцінки носять приблизний характер, оскільки точні значення енергії активації дифузії й інших параметрів для лави невідомі. Проте ці розрахунки свідчать про важливість даного механізму для прогнозування стану лави. Проникнення газів у лаву й хімічні перетворення в ній призводять до збільшення об’єму матеріалу. Таке розпухання зумовлює виникнення напружень [6], які повинні мати максимальне значення в області неоднорідності, тобто в перехідній області між окисленою й неокисленою частиною матеріалу лави. Для оцінок перехідну область можна апроксимувати лінійною функцією. Величину тензора напружень можна оцінити як z u G z u G yxyx yzxz ∆ ∆ ≈ ∂ ∂ ≈= )()( 22σσ , (19) де )( yxu∆ - скачок проекції зміщення на вісь )(yx у перехідній області; z∆ - ширина перехідного шару. Аналіз профілю фронту показує, що z~∆ ≈ 5, а в розмірних одиницях lz 5≈∆ . )( yxu∆ визначається зміною об’єму при повному окисленні. Якщо в лаві окисляється лише двоокис урану, для оцінок можна використати формулу ( ) 3/1 0)( Pvcu yx ∆≈∆ , (20) де c∆ - відносна зміна об’єму окисленої лави; P - атомна доля двоокису урану в ній; 0v - об’єм на один атом. За порядком величини )( yxu∆ є фактично об’ємом атомів кисню, що потрапили в одиницю об’єму матеріалу. Задля оцінок візьмемо 28103 −⋅=ov м3, 1010−=rR м, =G 30 ГПа. У результаті отрима- ємо )4.36.1()( ÷≈zyxσ ГПа. Ця величина більша за критичну напруженість для скла. Таким чином, автохвиля окислення супроводжується руйнуванням матеріалу. Швидкість окислення є по суті швидкістю розтріскування. СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 1. Пазухин Э. М. Лавообразные топливосодержащие массы 4-го блока Чернобыльской ФЭС. Топография, физико-химические свойства, сценарии образования // Радиохимия. - 1994. - Т. 36, Вып. 26. - С. 97 - 142. 2. Fishchuk I. I., Goliney I.Yu., Sugakov V.I., Zinets O.S. Simulation of physical properties of fuel containing materials // Condensed Matter Physics. - 1997. - No. 12. - P. 27 - 36. 3. Гончар В. В., Жидков А. В. Динамика высокотемпературного взаимодействия аварийного ядер- ного топлива с конструкционными материалами РБМК // Проблеми Чорнобиля. - 2002. - Вип. 9. - C. 25 - 33. 4. Фельц А. Аморфные и секлообразные неорганические твердые тела. - М., 1986. – 556 с. 5. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория упрогости. - М., 1987. - 248 с. 6. Барьяхтар В. Г., Гончар В. В., Жидков А. В., Ключников А. А. О пылегенерирующей способности аварийного облученного топлива и лавообразных топливосодержащих материалов объекта "Укрытие". - Чернобыль, 1997. - 20 с. - (Препр. / НАН Украины. МНТЦ «Укрытие»; № 97-10). 7. Токарчук М. В. Реакційно-електродифузійні процеси переносу іонів, електронів, молекул води і продуктів радіолізу в системі «водний розчин - паливовмісні маси». - Львів, 2004. - 15 с. - (Препр. / Ін-т фізики конденсованих середовищ; № 04-U). 8. McEachern R.J., Taylor P. A review of oxidation of uranium dioxide at temperatures below 400 ºC // J. Nucl. Mat. - 1998. - Vol. 254. - P. 87 - 121. Надійшла до редакції 16.05.07 І. Ю. ГОЛІНЕЙ, В. Й. СУГАКОВ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 92 11 НЕКОТОРЫЕ МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ ТОПЛИВОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ И. Ю. Голиней, В. И. Сугаков Исследуются два возможных механизма деградации топливосодержащих материалов 4-го блока ЧАЭС: образование остаточных напряжений при охлаждении и за счет окисления двуокиси урана. Определены остаточные напряжения, возникающие при охлаждении лавы за счет разницы коэффициентов теплового расширения включений и матрицы, с учетом процессов релаксации. Пока- зано, что фронт окисления двуокиси урана резкий и продвигается линейно со временем, определена его скорость в зависимости от макроскопических параметров системы. Оценки обусловленных окис- ленным слоем напряжений показывают, что второй механизм более важен для развития хрупкости. 11 SOME MECHANISMS OF FUEL-CONTAINING MATERIALS DEGRADATION I. Yu. Goliney, V. I. Sugakov Two probable mechanisms of the degradation of fuel containing materials of Chernobyl Power Plant's Unit 4 are studied: formation of the residual stresses by cooling and as the result of the uranium dioxide oxidation. The residual stresses which appeared at the lava cooling are determined taking into account relaxation. The front of the uranium dioxide oxidation is shown to be sharp and propagating linearly with time. The velocity of the front propagation is determined as a function of the macroscopic parameters of the system. The estimates of the oxidation induced stresses show that the later mechanism is more important for the development of embrittlement.

Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів

Репозитарії

Схожі ресурси