Отправить статью по E-mail 
Сравнительный анализ экспериментальных данных по сублимации карбонитридов урана и уран-циркониевых карбонитридов при высоких температурах
- Авторы: Булатов Г.С.1, Герман К.Э.1
-
Учреждения:
- Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
- Выпуск: Том 65, № 6 (2023)
- Страницы: 503-511
- Раздел: Статьи
- URL: https://bakhtiniada.ru/0033-8311/article/view/233939
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0033831123060011
- EDN: https://elibrary.ru/NXNPLD
- ID: 233939
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Настоящий обзор посвящен сравнению новых экспериментальных данных по сублимации уран-циркониевых карбонитридов с различным содержанием углерода, азота и примесей кислорода при высоких температурах (1700-2300 К), полученных нами за последние 2 года, с ранее опубликованными данными по сублимации карбонитридов урана, полученными как нами, так и другими авторами методом масс-спектрометрического и некоторых других методов термодинамического анализа. Основное внимание уделено рассмотрению состава газовой фазы и аналитическим зависимостям парциальных давлений ее компонентов от температуры, а также химическому механизму и теплотам сублимации. Главная особенность процесса сублимации всех материалов на основе карбонитрида урана (как чистого, так и легированного цирконием) заключается в его неконгруэнтном характере, обусловленном потерей азота, что приводит к смещению их составов в сторону фазы с большим содержанием углерода. Рассмотрены химические механизмы сублимации карбонитридов обоих типов, согласно которым примеси кислорода в этих материалах приводят к появлению в газовой фазе оксидных компонентов UO, UO2 и CO и дополнительному выделению азота. Введение циркония в карбонитрид урана и увеличение содержания углерода в нем приводит к снижению парциальных давлений монооксида урана и азота, что повышает термостабильность этого инновационного топливного материала.
Об авторах
Г. С. Булатов
Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Email: bulatov@ipc.rssi.ru
К. Э. Герман
Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН
Email: guerman_k@mail.ru
Список литературы
- Котельников Р.Б., Башлыков С.Н., Каштанов А.И., Мельникова Т.С. Высокотемпературное ядерное топливо. М.: Атомиздат, 1978. 2-е изд. 432 с.
- Дегальцев Ю.Г., Пономарев-Степной Н.Н., Кузнецов В.Ф. Поведение высокотемпературного ядерного топлива при облучении. М.: Энергоатомиздат, 1987. 208с.
- Доллежаль М.А. // Атом. энергия. 1977. T. 43. С. 432-438.
- Kocevski V., Rehn D.A., Terricabras A.J., van Veelen A., Cooper M.W.D., Paisner S.W., Vogel S.C., White J.T., Andersson D.A. // J. Nucl. Mater. 2023. Vol. 576. Article 154241. https://doi.org/10.1016/j.jnucrmat.2023.154241.
- Lindemer T.B. // J. Amer. Ceram. Soc. 1972. Vol. 55, N 12. P. 601-606.
- Алексеев С.В., Зайцев В.А. Нитридное топливо для ядерной энергетики: М.: Техносфера, 2013. 240 с.
- Chernicov A.S., Zaitsev V.A., Khromov Yu.F. // At. Energy. 2017. Vol. 123, N 2. P. 96-104.
- Sano T., Katsura M., Kai H. // Thermodynamics of Nuclear Materials. Vienna: IAEA, 1968. P. 301-315.
- Любимов Д.Ю., Болотов С.В., Кураева Е.М., Панов А.С., Гедговд К.Н., Булатов Г.С., Соловьев Ю.В. // Материаловедение. 1998. № 12. C. 13-17.
- Henry J.L., Blickensdefer R. // J. Ceram. Soc. 1969. Vol. 52, N 10. P. 534-539.
- Ikeda Y., Tamaki M., Matsumoto G. // J. Nucl. Mater. 1976. Vol. 59, N 2. P. 103-111.
- Prins G., Gordfunke E.H.P., Depause R. // J. Nucl. Mater. 1980. Vol. 89. P. 221-228.
- Загрязкин В.Н., Болотов С.В. // Вопр. атом. науки и техники. Сер.: Атомное материаловедение. 1982. Вып. 3(14). С. 16-30.
- Besmann T., Shin D., Lindemer T. // J. Nucl. Mater. 2012. Vol. 427. P. 162-168.
- Srivastava D., Garg S.P., Gosvami G.L. // J. Nucl. Mater. 1989. Vol. 161. P. 44-56.
- Булатов Г.С., Гедговд К.Н., Гулев Б.Ф., Макаренков В.И., Куранов К.В., Глазунов М.П. // Материаловедение. 2000. № 11. C. 28-33.
- Булатов Г.С., Гедговд К.Н., Глазунов М.П., Якункина Т.В. // Материаловедение. 1998. № 9. C. 8-12.
- Белов А.Н., Лопатин С.И., Семенов Г.А., Виноградов И.В. // Изв. АН СССР. Сер.: Неорг. матер. 1984. T. 20. № 3. C.
- Bulatov G.S., German K.E. // Nucl. Eng. Des./Fusion: Int. J. Devot. Therm., Mech., Mater., Struct., Des. Probl. Fusion Energy. 2022. Vol. 3. N 4. P. 352-363. https://doi.org/10.3390/june3040022.
- Lyubimov D.Yu., Bulatov G.S., German K.E. // Radiochemistry. 2021. Vol. 63, N 1. P. 16-20. https://doi.org/10.1134/S1066362221010033.
Дополнительные файлы
