В США завершены измерения механических свойств облученных частиц топлива HALEU TRISO

Исследователи Окриджской национальной лаборатории (Oak Ridge National Laboratory, ORNL) Министерства энергетики США завершили измерения механических свойств облученных частиц топлива TRISO на основе высокопробного низкообогащенного урана (HALEU), что предоставило новые экспериментальные данные для разработки и квалификации ядерного топлива следующего поколения.

Это оптическое изображение поперечного сечения облученных частиц топлива TRISO AGR-2 в лаборатории инспекции облученного топлива Окриджской национальной лаборатории. Источник изображения: Окриджская национальная лаборатория, Министерство энергетики США

Топливо TRISO, то есть трехструктурное изотропное топливо, частицы которого покрыты многослойными защитными покрытиями, обычно включающими слои пироуглерода и карбида кремния. Такая структура обеспечивает высокую способность к удержанию продуктов деления, что делает его одним из важных вариантов топлива для передовых реакторов, особенно высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. Понимание изменений свойств этих покрытий после облучения является ключевым этапом для прогнозирования характеристик топлива в условиях эксплуатации реактора.

Данное исследование продолжает работу по измерениям нейтронного рассеяния на частицах TRISO, содержащих HALEU, проведенную ORNL ранее в этом году. Исследовательская группа использовала специализированную систему индентирования лаборатории, предназначенную для облученных материалов и ядерного топлива, для измерения механических свойств внутренних и внешних слоев пироуглерода и слоя карбида кремния частиц TRISO в рамках Программы разработки и квалификации топлива для передовых газоохлаждаемых реакторов (AGRFP).

Испытания, проведенные в наномеханической лаборатории ORNL, показали изменения твердости и жесткости облученных частиц TRISO. В частности, модуль упругости и твердость слоя карбида кремния снизились, а слои пироуглерода также продемонстрировали соответствующие изменения.

Кэтрин Монтойя, научный сотрудник группы исследований морфологии частиц топлива ORNL, отметила, что эти результаты измерений помогают сравнить характеристики частиц TRISO в исходном состоянии производства, а также после облучения при различных температурах и выгораниях. Полученные данные будут использованы для улучшения моделей характеристик ядерного топлива и обеспечения поддержки дальнейшего применения технологий газоохлаждаемых реакторов.