Стр. 13 - АТОМНЫЕ ГАЗОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ

АТОМНЫЕ ГАЗОТУРБИННЫЕ УСТАНОВКИ
13
§ 1.4. Топливо и тепловыделяющие элементы ВГР
Делящиеся и воспроизводящие материалы: уран, плутоний и торий – в
чистом виде не могут быть использованы в высокотемпературных энергетиче-
ских реакторах, так как из-за низкой температуры плавления не обеспечивают
требуемых температур теплоносителя 1000–1200°С. Кроме того, они взаимо-
действуют с водой, азотом и кислородом и при нормальной температуре плохо
обрабатываются, а также имеют весьма сложную кристаллическую структуру и
незначительную стойкость. При возрастании температуры наступают фазовые
превращения, неравномерное изменение размеров, плотности и других физиче-
ских параметров.
Проблема использования горючего для высокотемпературных газовых ре-
акторов была решена применением керамического горючего, которое имеет от-
личную радиационную стойкость, обладает химической инертностью по
отношению к большинству реакторных материалов и высокой температурой
плавления. Наряду с этим нужно указать, что керамическое горючее не лишено
недостатков: низкая теплопроводность, относительно малая концентрация деля-
щихся и воспроизводящих ядер, высокая хрупкость.
Но эти недостатки для HTR не являются значительными и тем самым оп-
ределяющими. Керамическое топливо, имеющее высокую максимально допус-
тимую температуру, даже при низкой теплопроводности обеспечивает
необходимый теплоперепад.
Сравнительно малая концентрация делящихся ядер керамического топли-
ва не играет заметной роли ввиду ограничения знергонапряжённости газоохла-
ждаемых реакторов.
В качестве керамического горючего могут быть использованы двуокись
урана ( 2800 °С) и карбиды урана (
2 UO =
пл T UC =
пл T 2587 °C) и (
2 UC =
3пл T
2 UO 2475 °С). Двуокись урана имеет плотность около кг/м3 . Хотя и
может реагировать с графитом, она относится к немногим пригодным для реак-
торов материалам, стойким под облучением. Преимуществом карбида урана по
сравнению с его окислам является значительно лучшая теплопроводность.
Лучшая теплопроводность керамического топлива особенно важна при его ис-
пользовании в реакторах-размножителях на быстрых нейтронах с высокой
энергонапряженностыо. Карбид урана совместим со всеми используемыми в
реакторах ВГР материалами, в том числе с графитом и гелием.
3 10− 97,10⋅
В качестве реакторного топлива (наряду с окислами и карбидами) могут
быть использованы и другие соединения урана: , , и . Они об-
ладают похожими свойствами, но исследованы меньше, чем и .
В табл. 1.1 приведены коэффициенты теплопроводности различных типов реак-
торного топлива.
UN US UP 2 3 SiU
2 UO UC