Моделирование состава газовой фазы над уран-плутониевым мононитридом, содержащим примеси кислорода и продукты деления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Выполнен термодинамический анализ состава газовой фазы над уран-плутониевым нитридом U0.8Pu0.2N0.99500.005, содержащим примеси кислорода и продукты деления, в зависимости от температуры (900–2000 К) при облучении быстрыми нейтронами с выгоранием 13.6% тяжелых атомов (т.а.). Показано, что в интервале температур 900–2000 К накопление продуктов деления в топливе приводит к формированию многокомпонентной газовой фазы, содержащей следующие основные элементы и соединения: топливные (Pu, PuO, PuN, U, UO, UN), легколетучие (Cs, N2, Ba, Sr, CsI, BaI, SrI, I), летучие (Te, Pd, BaO, NdO, LaO, SrO, CeO), труднолетучие металлические (Nd, Mo, Y, Tc, La, Ce, Zr) и труднолетучие нитриды (NdN, LaN, CeN, YN, ZrN). Рассчитаны парциальные давления указанных компонентов газовой фазы над U0.8Pu0.2N0.99500.005 в зависимости от температуры при выгорании 13.6%.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Г. С. Булатов

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: bulatov@ipc.rssi.ru
Россия, 119071, Москва, Ленинский пр., д. 31, корп. 4

К. Э. Герман

Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН

Email: guerman_k@mail.ru
Россия, 119071, Москва, Ленинский пр., д. 31, корп. 4

Список литературы

  1. Драгунов Ю.Г., Лемехов В.В., Смирнов В.С., Чернецов Н.Г. // Атом. энергия. 2012. Т. 113. Вып. 1. С. 58–64.
  2. Троянов В.М., Грачев А.Ф., Забудько Л.М., Скупов М.В. // Атом. энергия. 2014. Т. 117. Вып. 2. С. 69–75.
  3. Киселев Г. В. // Атом. техника за рубежом. 2001. № 7. С. 11–16.
  4. Thetford R., Mignanelli M. // J. Nucl. Mater. 2003. Vol. 320. P. 44–53.
  5. Булатов Г.С., Гедговд К.Н., Любимов Д.Ю. // Материаловедение. 2005. № 6. С. 43–49.
  6. Булатов Г.С., Гедговд К.Н., Любимов Д.Ю. // Материаловедение. 2010. № 9. С. 2–7.
  7. Arai Y., Morihira M., Ohmichi T. // J. Nucl. Mater. 1993. Vol. 202. Р. 70–78.
  8. Кузин М.А., Абрамов C.В., Грачёв А.Ф., Жеребцов А.А., Никитин О.Н., Кузьмин С.В. // Сб. тр. АО “ГНЦ НИИАР”. 2022. Вып. 1. С. 26–30.
  9. Jaques B.J., Watkins J., Croteau J.R., Alanko G.A., Tyburska-Püschel B., Meyer M. et al. // J. Nucl. Mater. 2015. Vol. 466. P. 745–754. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2015.06.029
  10. Watkins J.K., Gonzales A., Wagner A.R., Sooby E.S., Jaques B.J. // J. Nucl. Mater. 2021. Vol. 553. Article 153048. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2021.153048
  11. Федоров М.С., Байдаков Н.А., Жиганов А.Н., Зозуля Д.В. // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2020. Т. 63. № 6. С. 12–18. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20206306.6185
  12. Алексеев С.В., Зайцев В.А. Нитридное топливо для ядерной энергетики. М.: Техносфера, 2013. 240 с.
  13. Любимов Д.Ю., Андросов А.В., Булатов Г.С., Гедговд К.Н. // Радиохимия. 2014. Т. 56. № 5. С. 423–426.
  14. Любимов Д.Ю., Дерябин И.А., Булатов Г.С., Гедговд К.Н. // Атом. энергия. 2015. Т. 118. Вып. 1. С. 24–29.
  15. Любимов Д.Ю., Андросов А.В., Булатов Г.С., Гедговд К.Н. // Атом. энергия. 2013. T. 114. Вып. 4. C. 198–202.
  16. Ватолин Н.А., Моисеев Г.К., Трусов Б.Г. Термодинамическое моделирование в высокотемпературных неорганических системах. М.: Металлургия, 1994. 352 с.
  17. Рогозкин Б.Д., Степеннова Н.М., Прошкин А.А. // Атом. энергия. 2003. Т. 95. Вып. 3. С. 208–221.
  18. Grenthe I., Gaona X., Plyasunov A.V., Linfeng Rao, Runde W.H., Grambov B. et al. Second Update of U, Np, Pu, Am and Tc. NEA № 7500. OECD 2020. 1572 p.
  19. Lyubimov D.Yu., Bulatov G.S., German K.E. // Radiochemistry. 2021. Vol. 63. N 1. P. 16–20. https://doi.org/10.1134/S1066362221010033
  20. Котельников Р.Б., Башлыков С.Н., Каштанов А.Н., Меньшикова Т.С. Высокотемпературное ядерное топливо. М.: Атомиздат, 1978. 2-е изд. 432 с.
  21. Ogawa T., Kobayashi F., Sato T., Haire R.G. // J. Alloys Compd. 1998. Vol. 271–273. P. 347–354.
  22. Hirschhorn J., Hilty F., Tonks M.R., Rosales H. // JOM. 2021. Vol. 73. P. 3528–3543. https://doi.org/10.1007/s11837-021-04873-x
  23. Herman A., Ekberg C. // Res. Rev.: J. Mater. Sci. 2017. Vol. 5. № 4. C. 83–99. https://doi.org/10.4172/2321-6212.1000196
  24. Chevalier P.-Y., Fisher E., Cheynt B. // J. Nucl. Mater. 2000. Vol. 280. P. 136–150.
  25. Булатов Г.С., Гедговд К.Н., Глазунов М.П., Якункина Т.В. // Материаловедение. 1998. № 9. С. 8–12.
  26. Загрязкин В.Н., Болотов С.В. // Вопр. атом. науки и техники. Сер.: Атом. материаловедение. 1982. Вып. 3 (14). С. 16–30.
  27. Alcock C.K., Itkin V.P., Horrigan M.K. // Can. Metall. Quart. 1984. Vol. 23. N 3. P. 309–313.
  28. Булатов Г.С., Гедговд К.Н., Любимов Д.Ю., Бондаренко Г.Г., Якункин М.М. // Тр. XIХ Междунар. совещания “Радиационная физика твердого тела” (Севастополь, 31 августа–5 сентября 2009 г.) / Под ред. Г.Г. Бондаренко. М.: НИИ ПМТ, 2009. С. 651–658.
  29. Булатов Г.С., Гедговд К.Н., Любимов Д.Ю. // Материаловедение. 2009. № 1. С. 2–7.
  30. Gutorova S.V., Logunov M.V., Voroshilov Yu.A., Babain V.A., Shadrin A.Yu., Podoynitsyn S.V. et al. // Russ. J. Gen. Chem. 2024. Vol. 94. Suppl. 2. P. S243–S430. https://doi.org/10.1134/S1070363224150015

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Парциальные давления топливных элементов: плутония, урана и их монооксидов и мононитридов в газовой фазе над стехиометрическим уран-плутониевым мононитридом, содержащим примесь кислорода (0.032 мас% O), при выгорании 13.6% т.а. в зависимости от температуры. 1 – Pu, 2 – PuO, 3 – PuN, 4 – U, 5 – UO, 6 – UN

Скачать (94KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Парциальные давления легколетучих продуктов деления, их иодидов и азота в газовой фазе над стехиометрическим уран-плутониевым мононитридом, содержащим примесь кислорода (0.032 мас% O), при выгорании 13.6% т.а. в зависимости от температуры. 1 – Cs, 2 – N2, 3 – Ba, 4 – Sr, 5 – CsI, 6 – BaI, 7 – SrI, 8 – I

Скачать (99KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Парциальные давления летучих продуктов деления (Te, Pd), оксидов щелочноземельных металлов и лантанидов в газовой фазе над стехиометрическим уран-плутониевым мононитридом, содержащим примесь кислорода (0.032 мас% O), при выгорании 13.6% т.а. в зависимости от температуры. 1 – BaO, 2 – Te, 3 – Pd, 4 – NdO, 5 – LaO, 6 – SrO, 7 – CeO

Скачать (103KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Парциальные давления труднолетучих металлических продуктов деления в газовой фазе над стехиометрическим уран-плутониевым мононитридом, содержащим примесь кислорода (0.032 мас% O) при выгорании 13.6% т.а. в зависимости от температуры. 1 – Nd, 2 – Mo, 3 – Y, 4 – Tc, 5 – La, 6 – Ce, 7 – Zr

Скачать (98KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Парциальные давления труднолетучих нитридов металлических продуктов деления в газовой фазе над стехиометрическим уран-плутониевым мононитридом, содержащим примесь кислорода (0.032 мас% O) при выгорании 13.6% т.а. в зависимости от температуры. 1 – NdN, 2 – LaN, 3 – CeN, 4 – YN, 5 – ZrN

Скачать (88KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025