Undersökning efter bestrålning
Post Irradiation Examination (PIE) är studien av använt kärnmaterial som kärnbränsle . Den har flera syften. Det är känt att genom undersökning av använt bränsle kan de fellägen som uppstår vid normal användning (och hur bränslet kommer att bete sig vid en olycka) studeras. Dessutom erhålls information som gör det möjligt för användare av bränsle att försäkra sig om dess kvalitet och det hjälper också till vid utvecklingen av nya bränslen. Efter större olyckor är kärnan (eller det som är kvar av den) normalt föremål för PIE för att ta reda på vad som hände. En plats där PIE görs är ITU som är EU:s centrum för studier av högradioaktiva material .
Material i en miljö med hög strålning (som en reaktor) kan genomgå unika beteenden som svullnad och icke-termisk krypning. Om det finns kärnreaktioner i materialet (som vad som händer i bränslet) kommer stökiometrin också att förändras långsamt över tiden. Dessa beteenden kan leda till nya materialegenskaper, sprickbildning och frigörande av klyvgas:
Utsläpp av fissionsgas
När bränslet bryts ned eller värms upp kan de mer flyktiga fissionsprodukterna som fångas i urandioxiden bli fria.
Bränslesprickor
När bränslet expanderar vid upphettning, expanderar kärnan i pelleten mer än kanten vilket kan leda till sprickbildning. På grund av den termiska spänningen som sålunda bildas bränslesprickorna, tenderar sprickorna att gå från mitten till kanten i ett stjärnformat mönster.
För att bättre förstå och kontrollera dessa förändringar i material studeras dessa beteenden. [1] [2] [3] [4] . På grund av det använda bränslets intensivt radioaktiva natur sker detta i en het cell . En kombination av oförstörande och destruktiva metoder för PIE är vanliga.
Förutom effekterna av strålning och klyvningsprodukter på material, måste forskare också överväga temperaturen på materialen i en reaktor, och i synnerhet bränslet. För höga bränsletemperaturer kan äventyra bränslet, och därför är det viktigt att kontrollera temperaturen för att kontrollera klyvningskedjereaktionen.
Bränslets temperatur varierar som en funktion av avståndet från centrum till fälgen. På avstånd x från centrum beskrivs temperaturen (T x ) av ekvationen där ρ är effekttätheten (W m −3 ) och K f är värmeledningsförmågan .
- T x = T Rim + ρ (r pellet 2 - x 2 ) (4 K f ) −1
För att förklara detta för en serie bränslepellets som används med en fälgtemperatur på 200 °C (typiskt för en BWR ) med olika diametrar och effekttätheter på 250 Wm −3 har modellerats med hjälp av ovanstående ekvation. Observera att dessa bränslepellets är ganska stora; det är normalt att använda oxidpellets som är ca 10 mm i diameter.
Vidare läsning
Radiochemistry and Nuclear Chemistry, G. Choppin, JO Liljenzin och J. Rydberg, 3:e upplagan, 2002, Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-7463-6
externa länkar
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
