Vysokohustotní palivo pro jaderné reaktory

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá vysokohustotními palivy a možnostmi jejich výroby. Dále obsahuje přehled vlastností vysokohustotních paliv a jejich srovnání s vlastnostmi paliv současně používaných pro lehkovodní reaktory. Pro experimentální účely studia chování disperzního palivového systému byly připraveny vzorky obsahující granule čistého uranu a špony z matriční slitiny Zr-Fe-Cu, které se společně uzavřely do trubičky palivového pokrytí ze zirkoniové slitiny. Proces přípravy vzorku zahrnoval vibrační plnění a impregnaci vzorku při teplotě 900 °C. Vyrobený palivový segment byl hodnocen ve výchozím stavu a po simulaci havárie LOCA. V průběhu postexperimentálního hodnocení metodami optické metalografie a chemickou analýzou metodou EDS bylo dosaženo výsledků odlišných od původní ruské práce, ze které použitý palivových návrh pochází. Pozorována byla navíc tvorba systému Zr-Fe-Cu-U. Korozní chování slitin E110, Zr-Fe-Cu a Cr-Ni bylo sledováno v prostředí chladiva primárního okruhu JE a v páře. Následné hodnocení se provádělo metodami optické metalografie, stanovením hmotnostního přírůstku a absorpce vodíku.

This master's thesis deals with the problematic of high-density fuels and the possibilities of their fabrication. It also contains an overview of the properties of high-density fuels and the comparison with currently used fuel systems for light water reactors. For experimental purposes of studying the disperse fuel system, samples containing pure uranium granules and Zr-Fe-Cu matrix alloy particles were prepared and sealed together in the fuel cladding from zirconium alloy. The sample preparation process involved vibroloading and impregnation of the sample at 900 °C. The fuel segment was evaluated in the initial state and after the simulation of LOCA. During the post-experimental evaluation by the methods of optical metallography and chemical analysis by EDS method, different results were obtained in comparison with the original Russian paper, from which the fuel concept comes. In addition, formation of the Zr-Fe-Cu-U system was observed. The corrosion behavior of E110, Zr-Fe-Cu and Cr-Ni alloys was monitored in the coolant environment of the NPP primary circuit and in steam. Subsequent evaluation was performed by the methods of optical metallography, determination of weight gain and hydrogen absorption.