Деякі механізми руйнування паливовмісних матеріалів

Abstract

Досліджуються два можливі механізми руйнування паливовмісних матеріалів 4-го блока ЧАЕС: утворення залишкових напружень при охолодженні та за рахунок окислення двоокису урану. Визначено залишкові напруження, що виникають при охолодженні лави за рахунок різниці коефіцієнтів теплового розширення включень і матриці, з врахуванням процесів релаксації. Показано, що фронт окислення двоокису урану різкий і просувається лінійно з часом, визначено швидкість його руху залежно від мікроскопічних параметрів системи. Проведено оцінки зумовлених окисленим шаром напружень і показано, що другий механізм є важливішим для розвитку крихкості.

Исследуются два возможных механизма деградации топливосодержащих материалов 4-го блока ЧАЭС: образование остаточных напряжений при охлаждении и за счет окисления двуокиси урана. Определены остаточные напряжения, возникающие при охлаждении лавы за счет разницы коэффициентов теплового расширения включений и матрицы, с учетом процессов релаксации. Показано, что фронт окисления двуокиси урана резкий и продвигается линейно со временем, определена его скорость в зависимости от макроскопических параметров системы. Оценки обусловленных окисленным слоем напряжений показывают, что второй механизм более важен для развития хрупкости.

Two probable mechanisms of the degradation of fuel containing materials of Chernobyl Power Plant's Unit 4 are studied: formation of the residual stresses by cooling and as the result of the uranium dioxide oxidation. The residual stresses which appeared at the lava cooling are determined taking into account relaxation. The front of the uranium dioxide oxidation is shown to be sharp and propagating linearly with time. The velocity of the front propagation is determined as a function of the macroscopic parameters of the system. The estimates of the oxidation induced stresses show that the later mechanism is more important for the development of embrittlement.