по популярности / по алфавиту

эксперт
Сергей Муравьев:

Сергей Муравьев: Во что верят физики?

«Путешествие в прошлое науки необходимо, чтобы понять, из чего на самом деле состоит известная нам физика»

подробнее

ПЛАНАРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ГЕТЕРОСТРУКТУРНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ АТОМНОЙ ОТРАСЛИ

РОССИЯ - ИТЭР / Шаг в энергетику будущего

ЯДЕРНАЯ ЭПОХА ГЛАЗАМИ МАТЕМАТИКА

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА В АГРЕССИВНЫХ СРЕДАХ

КАК УВЕЛИЧИТЬ МОЩНОСТЬ РЕАКТОРА ВВЭР 1200

Физики научились моделировать дислокации в ядерном топливе

Физики научились моделировать дислокации в ядерном топливе

Автор:

Дата : 14.12.2016 18:26

Исследователи из МФТИ и Объединённого института высоких температур РАН сделали шаг к предсказанию поведения ядерного топлива в процессе эксплуатации, описав подвижность линейных дефектов кристаллической структуры — дислокаций — в топливе на основе диоксида урана.

Одна топливная таблетка из диоксида урана массой в несколько граммов при работе в активной зоне реактора выделяет энергию, эквивалентную теплу от сжигания сотен килограммов угля или нефти, сообщает пресс-служба МФТИ. В ходе эксплуатации материал топлива претерпевает сложные изменения под влиянием радиации и высокой температуры. Механизмы этих изменений пока не до конца понятны, что мешает реализовать полный потенциал топлива.

Диоксид урана имеет очень высокую температуру плавления, не склонен к радиационному росту и не испытывает фазовых переходов в широком температурном интервале. Теоретически твердое тело имеет кристаллическую структуру, где каждый атом занимает строго определенное место. Но в реальных условиях идеальных кристаллов не существует и какие-то атомы или группы атомов находятся не на своем месте, нарушая идеальный порядок. Это приводит к появлению дефектов в кристалле. Динамика линейных дефектов, или дислокаций, определяет свойства топлива, важные в ядерной энергетике — пластичность, ползучесть, характер диффузии осколков деления.

Сотрудники ОИВТ РАН и МФТИ создали компьютерную модель изолированной дислокации в идеальном кристалле диоксида урана и рассчитали изменение скорости ее передвижения в зависимости от температуры и воздействующих на кристалл внешних сил. Полученная модель дала возможность, зная необходимые параметры, рассчитать скорость, с которой будет двигаться дефект. В ближайшем будущем можно будет проводить моделирование для более масштабных систем и исследовать процессы, происходящие на макроуровне в реальных топливных таблетках.

«Мы сделали важный шаг на пути к описанию таких сложных процессов, как распухание и охрупчивание ядерного топлива в условиях эксплуатации, полностью основываясь на компьютерном моделировании», объясняет Сергей Стариков, один из авторов статьи, доцент МФТИ и старший научный сотрудник ОИВТ.

International Journal of Plasticity опубликовал результаты исследования Артема Лунева, Алексея Куксина и Сергея Старикова.

Понравилась заметка? Поделитесь —

Комментарии (0)

Добавить комментарий

Войти с помощью: