10 декабря 2014

Новые данные о свойствах расплава диоксида урана позволят повысить аварийную безопасность АЭС

Atomic-Energy.ru
При плавлении UO2 количество атомов кислорода, соседствующих с одним атомом урана, меняется с 8 до 6-7, что оказывает влияние на характер его взаимодействия с другими материалами.

Новые исследования атомной струтуры диоксида урана позволят учёным выработать наилучшую компьютерную модель для симулирования тяжелых аварий ядерных реакторов.

Используя лазерную установку Advanced Photon Source (APS), исследователи из Аргонской и Брукхейвенской национальной лабораторий Министерства энергетики США совместно со специалистами по материаловедению из Университета Стоуни-Брук в Нью-Йорке и института Карнеги в Вашингтоне установили, что молекулярные свойства диоксида урана (UO2) существенно меняется при плавлении.

UO2 – достаточно хорошо изученное вещество, поскольку является основной топливной составляющей в большинстве существующих ядерных реакторов. Однако до последнего времени было мало известно о его свойствах в расплавленном состоянии из-за его чрезвычайно высокой температурой плавления и высокой химической активности расплава. В то же время при расплавлении активной зоны необходимо знать свойства расплава UO2, в первую очередь касающиеся его взаимодействия с циркониевой оболочной твэлов и стальной оболочкой корпуса реактора.

Как открыли исследователи, при плавлении диоксида урана количество атомов кислорода, соседствующих с одним атомом урана, меняется с 8 до 6-7, что оказывает влияние на характер его взаимодействия с другими материалами. При этом ранее существовавшие модели не учитывали данное обстоятельство.

«Очень немногие в мире имеют возможность безопасно измерить структуру расплава UO2 при 3000 градусах Цельсия без внесения примесей от самого контейнера с расплавом»,

- отмечает сотрудник Аргонской лаборатории Крис Бенмор.

Исследования UO2 в горячем кристаллическом и расплавленном состояниях осуществлялись с помощью синхротронного рентгеновского пучка, который нагревал при нагреве UO2 лазерным лучом.

По словам учёных, они намерены продолжать исследования и с другими веществами.

«Важно понять то, как многие другие материалы ведут себя в расплавленном состоянии. Теоретические исследования тоже важны, но теоретикам нужны практические данные о взаимодействии атомов друг с другом в расплавленном состоянии»,

- говорит представитель Брукхейвенской национальной лаборатории Джон Паризе.