RU2352003C2 - Аморфизированное ядерное топливо - Google Patents
Аморфизированное ядерное топливо Download PDFInfo
- Publication number
- RU2352003C2 RU2352003C2 RU2005127192/06A RU2005127192A RU2352003C2 RU 2352003 C2 RU2352003 C2 RU 2352003C2 RU 2005127192/06 A RU2005127192/06 A RU 2005127192/06A RU 2005127192 A RU2005127192 A RU 2005127192A RU 2352003 C2 RU2352003 C2 RU 2352003C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microparticles
- fuel
- metal
- uranium
- plutonium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/42—Selection of substances for use as reactor fuel
- G21C3/44—Fluid or fluent reactor fuel
- G21C3/46—Aqueous compositions
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/42—Selection of substances for use as reactor fuel
- G21C3/44—Fluid or fluent reactor fuel
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
- G21C3/42—Selection of substances for use as reactor fuel
- G21C3/44—Fluid or fluent reactor fuel
- G21C3/46—Aqueous compositions
- G21C3/50—Suspensions of the active constituent; Slurries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области ядерной энергетики. Аморфизированное ядерное топливо представляет собой суспензию, содержащую дисперсионную среду. В качестве дисперсионной среды может использоваться, например, тяжелая вода. Дисперсная фаза выполнена из твердых топливных микрочастиц размером менее 10-ти мкм, содержащих делящиеся изотопы урана и (или) плутония. Твердые топливные микрочастицы выполнены из сплавов металлического тория с легирующей присадкой уран-235 и (или) плутоний-239. Металлические топливные микрочастицы исходно технологически созданы с аморфной структурой. Дисперсная фаза выполнена в виде микрочастиц монофракционного состава. В дополнение к топливным микрочастицам в состав дисперсной фазы введены вспомогательные микрочастицы, например, аморфизированного бериллия и (или) углерода. Топливо обеспечивает максимально возможную концентрацию тяжелых ядер для суспензии. Аморфная структура металлических микрочастиц обеспечивает их предельно высокую химическую устойчивость. Введение дополнительных микрочастиц обеспечивает повышенные нейтронно-физические характеристики. 2 з.п.ф-лы.
Description
Изобретение относится к области ядерной энергетики, преимущественно к перспективному развитию ториевой энергетики.
Известно аморфизированное ядерное топливо, состоящее из суспензии, содержащей дисперсионную среду, например, в виде тяжелой воды, и дисперсную фазу, выполненную из твердых топливных микрочастиц размером менее 10-ти мкм, содержащих делящиеся изотопы урана и (или) плутония, (доклад Де Брейн, Германс, Плас, Схе, Вэнт (Нидерланды) «Устройство малогабаритного прототипа гомогенного энергетического реактора с топливом в виде суспензии окиси урана». I Международная конференция по мирному использованию атомной энергии, 1955 год).
Недостатками известного технического решения являются:
недостаточная механическая прочность керамических микрочастиц из двуокиси урана и тория и их предрасположенность к неприемлемому прогрессирующему измельчению;
отрицательное проявление в контуре рециркуляции такого топлива абразивных свойств применяемых керамических топливных микрочастиц;
низкая плотность концентрации тяжелых ядер в топливных микрочастицах.
Задачей настоящего изобретения является повышение прочности топливных микрочастиц, практически полное исключение отрицательных абразивных свойств и обеспечение максимально возможной концентрации тяжелых ядер в микрочастицах топлива, повышение устойчивости.
Эта задача достигается тем, что в аморфизированном ядерном топливе, состоящем из суспензии, содержащей дисперсионную среду, например, в виде тяжелой воды, и дисперсную фазу, выполненную из твердых топливных микрочастиц размером менее 10-ти мкм, содержащих делящиеся изотопы урана и (или) плутония, твердые топливные микрочастицы выполнены из металлов, например, из сплавов на основе металлического тория с легирующей присадкой уран-235 и (или) плутоний-239, при этом указанные металлические топливные микрочастицы выполнены с аморфной структурой.
Кроме того, в аморфизированном ядерном топливе дисперсная фаза выполнена в виде микрочастиц монофракционного состава.
Дисперсная фаза топливной суспензии дополнительно может содержать микрочастицы, например, аморфизированного бериллия и (или) углерода.
Для обеспечения предельно высокой химической устойчивости структуры металлических микрочастиц, в частности, в тяжелой воде, предпочтительно используемой в качестве дисперсионной среды, предлагается применение вышеуказанных металлических микрочастиц не с их обычной кристаллической структурой, а с аморфной структурой, свойственной известным металлическим стеклам. Химическая устойчивость аморфной структуры экспериментально подтверждена известными многочисленными исследованиями металлических стекол, причем самого разнообразного состава, и принципиально определяется физико-химической природой именно аморфного состояния как такового (см. «Аморфные металлы», Судзуки К. и др., М. 1987 г.).
В итоге был экспериментально подтвержден, с одной стороны, целый ряд очень важных перспективных достоинств суспензионного ядерного топлива, но, с другой - одновременно вскрылись, как минимум, два решающих недостатка прототипа, а именно: отрицательное проявление в контуре рециркуляции такого топлива абразивных свойств применяемых керамических топливных микрочастиц, а также свойственная им сравнительно низкая плотность по ядерной концентрации тяжелых ядер. Вскрывшиеся недостатки на фоне конкурирующих альтернативных направлений привели к тому, что дальнейшие работы по использованию ядерного топлива в виде указанных водных суспензий были прекращены.
Описываемый переход к указанным металлическим топливным микрочастицам не только практически полностью исключает вышеупомянутые отрицательные абразивные свойства прототипа, но и обеспечивает такой топливной суспензии максимально возможную концентрацию в ней тяжелых ядер, в частности, делящихся веществ, свойственную применяемой теперь именно металлической форме.
Изобретение осуществляется путем специального получения мелкодисперсной фазы в виде аморфизированных металлических микрочастиц с характерным размером менее 10 мкм.
В качестве одного из примеров осуществления вышеуказанного является применение известных приемов лазерной аморфизации верхней поверхности исходного сплава с последующим использованием его микрофрезерования специальной фрезой с глубиной механического среза верхней аморфизированной поверхности порядка именно 10 мкм, то есть с итоговым получением аморфизированных микрочастиц в виде соответствующей микростружки.
С целью осуществления равномерного распределения получаемой дисперсной фазы в дисперсионной среде при соответствующем гидродинамическом воздействии в перспективном технологическом применении амортизированного топлива становится важной его следующая отличительная особенность. Так, в дисперсной фазе суспензии используют микрочастицы соответствующего монофракционного состава, то есть микрочастицы с примерно одинаковыми геометрическими формами и характерными размерами.
Дополнительным отличием описываемого амортизированного ядерного топлива является введение в общий состав дисперсной фазы применяемой суспензии микрочастиц также монофракционного состава, например, аморфизированных микрочастиц бериллия и (или) микрочастиц стеклоуглерода. Это связано с открывающейся перспективой известного в таких случаях повышения нейтронно-физических характеристик ядерного топлива.
В перспективном технологическом применении описываемого аморфизированного топлива становится важной его следующая отличительная особенность, а именно: в дисперсной фазе суспензии используют микрочастицы монофракционного состава, то есть микрочастицы с примерно одинаковыми геометрическим формами и характерными размерами.
Кроме того, исходя из соображений перспективного создания повышенных нейтронно-физических характеристик описываемого топлива, в состав дисперсной фазы суспензии вводятся дополнительные микрочастицы, например, аморфизированного бериллия и (или) углерода.
Claims (3)
1. Аморфизированное ядерное топливо, состоящее из суспензии, содержащей дисперсионную среду, например, в виде тяжелой воды, и дисперсную фазу, выполненную из твердых топливных микрочастиц размером менее 10 мкм, содержащих делящиеся изотопы урана и (или) плутония, отличающееся тем, что твердые топливные микрочастицы выполнены из сплавов на основе металлического тория с легирующей присадкой уран-235 и (или) плутоний-239, при этом указанные металлические топливные микрочастицы выполнены с аморфной структурой.
2. Аморфизированное ядерное топливо по п.1, отличающееся тем, что его дисперсная фаза выполнена в виде микрочастиц монофракционного состава.
3. Аморфизированное ядерное топливо по любому из пп.1 и 2, отличающиеся тем, что дисперсная фаза топливной суспензии дополнительно содержит микрочастицы, например, аморфизированного бериллия и (или) углерода.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005127192/06A RU2352003C2 (ru) | 2005-08-18 | 2005-08-18 | Аморфизированное ядерное топливо |
PCT/RU2006/000435 WO2007055615A2 (fr) | 2005-08-18 | 2006-08-17 | Combustible nucleaire rendu amorphe |
EP06812902A EP1930911A4 (de) | 2005-08-18 | 2006-08-17 | Amorphisierter kernbrennstoff |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005127192/06A RU2352003C2 (ru) | 2005-08-18 | 2005-08-18 | Аморфизированное ядерное топливо |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005127192A RU2005127192A (ru) | 2007-02-27 |
RU2352003C2 true RU2352003C2 (ru) | 2009-04-10 |
Family
ID=37990524
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005127192/06A RU2352003C2 (ru) | 2005-08-18 | 2005-08-18 | Аморфизированное ядерное топливо |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP1930911A4 (ru) |
RU (1) | RU2352003C2 (ru) |
WO (1) | WO2007055615A2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2481657C2 (ru) * | 2010-02-25 | 2013-05-10 | Акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" | Таблетка ядерного топлива |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2494484C2 (ru) | 2008-05-02 | 2013-09-27 | Шайн Медикал Текнолоджис, Инк. | Устройство и способ производства медицинских изотопов |
US10978214B2 (en) | 2010-01-28 | 2021-04-13 | SHINE Medical Technologies, LLC | Segmented reaction chamber for radioisotope production |
RO129128B1 (ro) | 2010-09-03 | 2021-10-29 | Atomic Energy Of Canada Limited | Fascicul de combustibil nuclear conţinând toriu, şi reactor nuclear cuprinzând un astfel de fascicul |
CA2817767C (en) | 2010-11-15 | 2018-09-04 | Atomic Energy Of Canada Limited | Nuclear fuel containing a neutron absorber |
KR102249126B1 (ko) | 2010-11-15 | 2021-05-06 | 아토믹 에너지 오브 캐나다 리미티드 | 재생된 감손 우라늄을 함유하는 핵연료, 핵연료 다발 및 그것을 포함하는 원자로 |
IN2014DN09137A (ru) * | 2012-04-05 | 2015-05-22 | Shine Medical Technologies Inc |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2833618A (en) * | 1945-05-28 | 1958-05-06 | Edward C Creutz | Separating uranium containing solids suspended in a liquid |
NL113874C (ru) * | 1955-12-21 | 1900-01-01 | ||
DE1251295B (de) * | 1958-05-14 | 1967-10-05 | Stichtmg Reactor Centrum Neder land, Den Haag | Verfahren zur Herstellung von femteiligem Urandioxyd bestimmter Teilchengroße |
BE585959A (ru) * | 1958-12-30 | |||
DE1294571B (de) * | 1960-05-16 | 1969-05-08 | Westinghouse Electric Corp | Kernbrennstoff fuer Suspensionsreaktoren |
US3048474A (en) * | 1961-12-07 | 1962-08-07 | Leon E Morse | Catalytic recombination of radiolytic gases in thorium oxide slurries |
US3312526A (en) * | 1962-10-15 | 1967-04-04 | Charles K Hanson | Method and catalyst for combining hydrogen and oxygen in thorium oxide slurries |
RU2244351C2 (ru) * | 2003-03-11 | 2005-01-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "ЛУЧ" (ФГУП "НИИ НПО "ЛУЧ") | Твердый мелкодисперсный теплоноситель и способ его получения |
-
2005
- 2005-08-18 RU RU2005127192/06A patent/RU2352003C2/ru not_active IP Right Cessation
-
2006
- 2006-08-17 WO PCT/RU2006/000435 patent/WO2007055615A2/ru active Application Filing
- 2006-08-17 EP EP06812902A patent/EP1930911A4/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2481657C2 (ru) * | 2010-02-25 | 2013-05-10 | Акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" | Таблетка ядерного топлива |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1930911A4 (de) | 2008-12-17 |
WO2007055615A3 (fr) | 2007-07-05 |
WO2007055615A2 (fr) | 2007-05-18 |
EP1930911A2 (de) | 2008-06-11 |
RU2005127192A (ru) | 2007-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2352003C2 (ru) | Аморфизированное ядерное топливо | |
Lu et al. | Enhanced radiation-tolerant oxide dispersion strengthened steel and its microstructure evolution under helium-implantation and heavy-ion irradiation | |
Keiser Jr et al. | High-density, low-enriched uranium fuel for nuclear research reactors | |
CA2927139C (en) | Nuclear fuel pellet having enhanced thermal conductivity, and preparation method thereof | |
US10109381B2 (en) | Methods of forming triuranium disilicide structures, and related fuel rods for light water reactors | |
US6808656B2 (en) | Method of producing a nuclear fuel sintered body | |
US20070242791A1 (en) | Process for Producing Pellets of a Nuclear Fuel Based on a (U, Pu)02 or (U, Th)02 Mixed Oxide | |
CN112011703A (zh) | 一种高硬度复合氧化物弥散强化ods钨合金及其制备方法 | |
Herman et al. | A uranium nitride doped with chromium, nickel or aluminum as an accident tolerant fuel | |
Sun et al. | Formation window of gas bubble superlattice in molybdenum under ion implantation | |
JP4674312B2 (ja) | 核燃料ペレットの製造方法および核燃料ペレット | |
Griffiths | Microstructure evolution in Zr alloys during irradiation: Dose, dose rate, and impurity dependence | |
Northwood et al. | Neutron radiation damage in zirconium and its alloys | |
Keiser Jr et al. | Microstructural analysis of irradiated U-Mo fuel plates: recent results | |
EP0779936A1 (en) | Zirconium alloy with tungsten and nickel | |
DE102012025244A1 (de) | Fusionsraktor mit sphärischer Petawattlasereinstrahlung | |
Clay | Assessing the Radiation Tolerance of 3C Silicon Carbide and Silicon Carbide Composites | |
de Souza Gomes | 2021 International Nuclear Atlantic Conference–INAC 2021 Virtual meeting, Brazil, November 29–December 2, 2021 | |
Neff | Dynamic interactions between energetic D and He ions on lithium-tungsten plasma-facing interfaces | |
Kavithaa et al. | OPTIMIZATION OF SYNTHESIS OF ODS 9CR MARTENSITIC STEEL BY MECHANICAL ALLOYING | |
Ravindran et al. | Ni,(AI, Nb) SYSTEMS FROM ELECTRONIC STRUCTURE CALCULATIONS | |
Liang et al. | Enhancing visible light photocatalytic and photocharge separation of (BiO){sub 2} CO {sub 3} plate via dramatic I {sup−} ions doping effect | |
de Oliveira Lainetti | DEVELOPMENTS ON RESEARCH REACTOR DISPERSED FUELS IN THE WORLD-PERSPECTIVES AND TENDENCIES | |
No | I--General Science and Engineering--I | |
Filburn et al. | How Do Nuclear Reactors Work? |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090819 |