Характеризация частиц, образующихся при лазерной резке имитаторов топливосодержащих материалов АЭС “Фукусима-Дайичи” и образцов ОЯТ

Фрагментация массивных обломков топлива и топливосодержащих материалов (ТСМ) является одним из важных этапов окончательного вывода из эксплуатации АЭС “Фукусима-Дайичи”. Образование и распространение в процессе фрагментации радиоактивных микрочастиц в значительной степени зависят от применяемой техники резки. Ранее проведены исследования по экспериментальной резке образцов имитаторов ТСМ и отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) для обоснования оптимальной конфигурации и режимов работы системы газоочистки [1]. Для понимания свойств частиц, образующихся при резке образцов ТСМ и ОЯТ, обоснования способов их локализации необходимо более детальное изучение размеров, форм и состава формирующихся структур. В данной работе исследованы микрочастицы, образующиеся при лазерной резке имитаторов ТСМ АЭС “Фукусима-Дайичи” и образцов ОЯТ. Образовавшиеся микрочастицы исследованы с помощью лазерного анализатора размера частиц и сканирующего электронного микроскопа со спектрометрами волновой и энергетической дисперсии. Констатировано образование частиц различных размеров и морфологии. Отмечено, что при лазерной резке образуются отдельные частицы с субмикронными размерами и разной морфологией, которые формируют агломераты. Показано, что при лазерной резке имитатора топливосодержащего материала до 35 мас% образовавшихся частиц перешло в парогазовую фазу. Аналогичный показатель для ОЯТ ВВЭР составил 25 мас% Основными компонентами всех типов частиц, обнаруженных при лазерной резки ОЯТ, являются уран, кислород и цирконий; их суммарная доля находится в диапазоне от 97.9 до 98.4%. Содержание плутония составляет от 0.7 до 1.3%.

лазерная резка, частицы, сканирующая электронная микроскопия, топливосодержащие материалы, уран, плутоний, отработавшее ядерное топливо, ВВЭР, фрагменты ТВЭЛ