Chování palivového pokrytí s ochrannou kombinovanou vrstvou v podmínkách havárie se ztrátou chladiva

Abstract

Při havárii LOCA je palivové pokrytí vystavené vysokým teplotám a vnitřnímu přetlaku, což může vést k nafukování proutku a jeho následnému přetržení nebo blokování průtoku chladiva z havarijních systémů. Obzvláště havárie v jaderné elektrárně Fukušima ukázala, že existuje důvod se zabývat pokročilými odolnými palivy včetně palivových pokrytí, které by měly v extrémních podmínkách lépe a po delší dobu plnit svoji funkci jako bariéra mezi radionuklidy a životním prostředím. Tato práce se zabývá chováním vzorků palivového pokrytí s ochrannými vrstvami z Cr, substechiometrického CrN a multivrstvou CrN+Cr. Bylo zjištěno, že ochranné vrstvy mají pozitivní vliv na creepové chování paliva během testů při konstantní teplotě, ale při ramp testech nebylo pozorováno skoro žádné zlepšení, navíc čas do selhání byl kratší u vzorků s coatingem než u referenčních vzorků bez coatingu.

During loss of coolant accident the fuel cladding is exposed to high temperature and inner pressure, which may lead to fuel rod ballooning followed by its rupture and/or blockage of the emergency core cooling system coolant. The accident in Fukushima nuclear power plant in particular showed that its worth investigating accident tolerant fuels including fuel cladding, which should fulfill its role as a barrier between radionuclides and the environment better and for a longer period of time in extreme conditions. This thesis focuses on the behavior of fuel cladding samples with Cr and substoichiometric CrN coating and CrN+Cr multi-layer coating. It has been found that protective coatings have a positive impact on the creep behavior during isothermal tests, but during thermal ramp tests very little improvement was observed and the time to burst was shorter for coated samples than for reference uncoated samples.