Выпущено 22 - е издание базы данных TAF - ID, расширяющее данные термодинамической оценки ядерного топлива

Международная термодинамическая база данных для перспективного ядерного топлива (TAF-ID) реализуется уже более десяти лет. В рамках проекта для разработки термодинамической базы данных используется метод расчета фазовых диаграмм (CALPHAD), предназначенный для поддержки расчетного анализа материалов перспективного ядерного топлива и позволяющий прогнозировать фазовые диаграммы соответствующих систем и термодинамические свойства фаз.

Согласно материалам проекта, выпущена 22-я версия базы данных TAF-ID. В рамках данного обновления добавлены и пересмотрены данные оценок для таких материальных систем, как Na-U, Na-O, Na-UO₂, U-Ru, U-Si, Al-Si-U, Fe-Pu-U и O-N-U, а также обновлены данные по газовой фазе на основе последней открытой информации. Область оценки базы данных расширена до 44 элементов, 272 бинарных систем, 151 тройной системы и 3 четверных систем. При этом системы, связанные с Eu, Re и Na, выделены отдельно.

Проект TAF-ID не только создает базу данных, но и предоставляет коммуникационную платформу для работ по термодинамическому моделированию, экспертизе экспериментальных данных, оценке программного обеспечения и термодинамическим оценкам. В настоящее время в проекте участвуют 12 организаций из Канады, Франции, Японии, Нидерландов, Швеции, Великобритании, США, а также Европейской комиссии.

База данных ориентирована в первую очередь на исследования топлива и связанных материалов для ядерных реакторов второго, третьего и четвертого поколений и охватывает такие топливные системы, как UO₂, (U,Pu,Am,Np)O₂, (U,Th)O₂, (U,Pu,Zr,Am,Np), UN, (U,Pu)C, а также продукты деления, включая барий, стронций, молибден, цирконий, лантаноиды, а также палладий, рутений, родий, теллур и технеций. Кроме того, база данных охватывает конструкционные и другие связанные материалы, такие как сплавы Fe-Cr-Ni, циркониевые сплавы, сплавы Fe-Cr-Al-Y, бетон, карбид кремния и карбид бора.

В области применения TAF-ID может использоваться для анализа высокотемпературного поведения топлива в нормальных и нештатных условиях, оценки влияния минорных актинидов на термодинамические свойства топлива, исследования химического поведения продуктов деления и его роли в свойствах облученного топлива. База данных также может поддерживать расчетные исследования по фазовым переходам твердое тело-жидкость, поведению при испарении, химическому взаимодействию топлива с оболочкой при высоких температурах, а также по производству топлива.

База данных TAF-ID разработана в формате Thermo-Calc. На ранних этапах проекта за основу была взята база данных FUELBASE Французского комиссариата по альтернативным источникам энергии и атомной энергии (CEA), а также интегрированы данные по оксидному и металлическому топливным системам, имевшиеся у организаций-участников. Первый этап проводился с 2013 по 2017 год; первая версия базы данных включала 39 элементов, 170 бинарных и 34 тройные системы; к концу первого этапа база данных была расширена до 41 элемента, 206 бинарных и 72 тройных систем.

Второй этап проводился с 2018 по 2022 год; база данных продолжала расширяться, и были начаты работы по валидации, включая финансирование постдокторантских экспериментальных исследований и организацию бенчмарк-тестов. В феврале 2021 года проект провел онлайн-учебный курс, в котором приняли участие 70 слушателей. Третий этап охватывает период с 2023 по 2026 год, с основным вниманием к системам усовершенствованного технического топлива (ATF), усовершенствованным оболочечным системам, а также взаимодействию топлива с теплоносителем.

На третьем этапе проекта также планируется продолжить работы по валидации базы данных, включая сравнение экспериментальных данных по системам высокого порядка с расчетными результатами, а также проведение бенчмарк-расчетов с использованием таких инструментов, как Thermo-Calc, открытое программное обеспечение для расчета фазовых диаграмм (Open Calphad), FactSage и Thermochimica, для проверки применимости различного программного обеспечения и версий TAF-ID. Кроме того, проект организует учебные курсы, обновит публичную версию и изучит механизмы доступа третьих сторон к защищенной версии и соответствующим документам.