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

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.

Читать оригинал