Введение
Глава 1. Термодинамические свойства оксидного топлива. Обзор литературных данных 9
1.1.Диаграмма состояния системы уран-кислород 10
1.2.Кислородный потенциал диоксида урана 13
1.3. Типы дефектов кристаллической структуры диоксида урана UO2& 15
1.3.1. UО2 с дефицитом кислорода 18
1.3.2.UO2 с избытком кислорода 19
1.3.3.Стехиометрический UO2 23
1.4. Методы исследования термодинамических свойств и термодинамические свойства оксидного ядерного топлива 24
1.4.1. Методы исследования термодинамических свойств
оксидного ядерного топлива, легированного различными элементами 25
1.4.1.1. Термогравиметрический метод 25
1.4.1.2. Спектрометрический метод 26
1.4.1.3.Метод ЭДС твердоэлектролитной гальванической ячейки 26
1.4.2. Термодинамические свойства диоксида урана, легированного оксидом плутония 32
1.4.3. Термодинамические свойства диоксида урана, легированного оксидом церия " 36
1.4.3.1.Система церий-кислород 37
1.4.3.2.Диаграмма состояния системы уран- церий-кислород 37
1.4.3.3. Термодинамические свойства смешанныхуран-цериевых оксидов 39
1.4.4. Термодинамические свойства диоксида урана, легированного оксидом ниобия 44
1.4.5. Термодинамические свойства диоксида урана, легированного оксидом лантана 46
1.4.6.Термодинамические свойства модельных образцов оксидного топлива, имитирующего большие глубины выгорания 49
1.4.6.1.Состояние и поведение твердых продуктов деления в оксидных сердечниках твэлов 49
1.4.6.2.Измепение термодинамических свойств оксидного ядерного топлива на основе диоксида урана в зависимости от выгорания 53
1.4.6.3. Термодинамические свойства модельного оксидного топлива с добавлением продуктов деления лантаноидной группы 57
1.4.6.4.Влияние растворимых в диоксиде урана редкоземельных продуктов деления па кислородный потенциал оксидного топлива 60
Глава 2. Материалы и методика исследования термодинамических свойств оксидного ядерного топлива, легированного различными элементами 62
2.1.Состав исследованных образцов, содержащие оксид церия и оксиды алюминия, кремния и ниобия 62
2.2.Получение и аттестация образцов на основе диоксида урана с добавками ниобия или церия 62
2.3.Получение и аттестация образцов модельного оксидного ядерного топлива для исследований 63
2.3.1. Спектр концентраций продуктов деления 63
2.3.2. Химическое состояние продуктов деления в оксидном ядерном топливе 65
2.3.3.Выбор состава и структурных характеристик модельного оксидного ядерного топлива 68
2.3.4.Получение образцов модельного оксидного ядерного топлива для исследований 69
2.3.5.Аттестация образцов модельного оксидного ядерного топлива 70
2.4.Керамографические исследования образцов на основе диоксида урана 71
2.5.Рентгеновский анализ исследованных образцов 73
2.6.Установка для исследования термодинамических свойств оксидного ядерного
топлива, легированного различными элементами, методами эдс
твердоэлектролитной гальванической ячейки и твердофазного
кулонометрического титрования 79
2.7.Выводы 86
Глава 3. Экспериментальное исследование термодинамических свойств модельного и легированного оксидного ядерного топлива 88
3.1.Экспериментальное исследование термодинамических свойств модельного оксидного ядерного топлива на основе диоксида урана, содержащего растворимые в матрице топлива имитаторы продуктов деления, с эквивалентным выгоранием 60 МВт-сут/кгУ 88
3.1.1.Концентрационные и температурные зависимости кислородного потенциала модельного оксидного топлива на основе диоксида урана с добавлением растворимых в матрице топлива имитаторов продуктов деления 88
3.1.2. Концентрационные зависимости энтальпии и энтропии растворения кислорода в модельном оксидном ядерном топливе на основе диоксида урана с добавлением растворимых в матрице топлива продуктов деления 98
3.1.3.Определение типов кислородных дефектов в модельном оксидном топливе на основе диоксида урана, содержащем растворимые в матрице топлива ичитаторы продуктов деления 98
3.1.4.Выводы 101
3.2.Экспериментальное исследование термодинамических свойств легированного оксидом ниобия 102
3.2.1.Концентрационные и температурные зависимости кислородного потенциала диоксида урана, легированного оксидом ниобия 102
3.2.2.Концентрационные зависимости энтальпии и энтропии растворения кислорода в диоксиде урана, легированного оксидом ниобия 108
3.2.3.Определение типов кислородных дефектов в диоксиде урана, легированном оксидом ниобия 109
3.2.4.Выводы 113
3.3.Экспериментальное исследование термодинамических свойств UO легированного оксидом иерия 114
3.3.1.Концентрационные и температурные зависимости кислородного потенциала диоксида урана, легированного оксидом церия 114
3.3.2.Концентрационные зависимости энтальпии и энтропии растворения кислорода в диоксиде урана, легированного оксидом церия 119
3.3.3.Определение типов кислородных дефектов в диоксиде урана, легированном оксидом церия 120
3.3.4. .Выводы 123
Глава 4. Термодинамическая модель диоксида урана, содержащего добавки растворимых элементов 125
4.1.Аналитические зависимости кислородного потенциала исследованных образцов 125
4.2,Основные положения для описания процессов дефектообразования 128
4.2.1. Основные положения термодинамической модели диоксида урана, содержащего добавки растворимых элементов, Ui.yMey02±c 128
4.3. Квазихимическая модель реакций дефектов диоксида урана, содержащего добавки растворимых элементов 129
4.3.1.Расчет константы равновесия 131
4.4.Дефектная модель уран-цериевых оксидов 133
4.5.Выводы 136
Основные выводы 138
Приложение 140
Список литературы 190
