RU2603018C1 - Nuclear reactor pebble - Google Patents

Nuclear reactor pebble Download PDF

Info

Publication number
RU2603018C1
RU2603018C1 RU2015126188/07A RU2015126188A RU2603018C1 RU 2603018 C1 RU2603018 C1 RU 2603018C1 RU 2015126188/07 A RU2015126188/07 A RU 2015126188/07A RU 2015126188 A RU2015126188 A RU 2015126188A RU 2603018 C1 RU2603018 C1 RU 2603018C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
density
fuel
silicon carbide
pyrocarbon
Prior art date
Application number
RU2015126188/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владимирович Белеевский
Игорь Евгеньевич Голубев
Николай Викторович Морозов
Андрей Анатольевич Перцев
Олег Александрович Стрельцов
Original Assignee
Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара" filed Critical Акционерное общество "Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А.А. Бочвара"
Priority to RU2015126188/07A priority Critical patent/RU2603018C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2603018C1 publication Critical patent/RU2603018C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C3/00Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/42Selection of substances for use as reactor fuel
    • G21C3/58Solid reactor fuel Pellets made of fissile material
    • G21C3/62Ceramic fuel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32Carbides
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)

Abstract

FIELD: energy.
SUBSTANCE: invention relates to nuclear power, in particular, to nuclear reactor pebbles. Nuclear reactor pebble comprises a fuel microsphere based on oxide fuel and protective coating, including, from first from fuel microsphere, a low-density layer with thickness of 84-110 mcm, second dense layer with thickness of 30-36 mcm, third layer of silicon carbide and fourth high density layer with thickness of 36-42 mcm. All layers are made from silicon carbide, wherein first layer has density 0.9-1.2 g/cm3, second layer has density 2.5-2.9 g/cm3, third layer has density 1.5-2.2 g/cm3 and thickness of 7-13 mcm, and fourth layer has density 3.2-3.3 g/cm3.
EFFECT: technical result is production of a nuclear reactor pebble with longer life (higher fuel burnup depth) due to reduced pressure of gaseous fission products on protective layers.
1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области ядерной энергии, в частности к микротвэлам ядерного реактора.The invention relates to the field of nuclear energy, in particular to the microfuel of a nuclear reactor.

Применение микросферического топлива с защитными слоями покрытий обеспечивает длительную работу реактора без перезагрузки, глубокое выгорание топлива, при обеспечении максимальной безопасности эксплуатации атомного реактора, так как микросферическое топливо с многослойным керамическим покрытием эффективно удерживает продукты деления внутри топливных частиц, как при нормальных условиях эксплуатации, так и при условиях максимальной проектной аварии с потерей теплоносителя, когда температура топлива может достигать 1600°С.The use of microspherical fuel with protective coating layers ensures long-term operation of the reactor without rebooting, deep fuel burnup, while ensuring maximum operational safety of the nuclear reactor, since microspherical fuel with a multilayer ceramic coating effectively retains fission products inside the fuel particles, both under normal operating conditions and under the conditions of the maximum design basis accident with loss of coolant, when the fuel temperature can reach 1600 ° C.

В качестве основных защитных покрытий в настоящее время рассматриваются пироуглерод различной плотности и карбиды кремния (SiC) или циркония (ZrC). В качестве первого слоя (считая от топливной микросферы) обычно используют низкоплотный пироуглерод, в качестве второго слоя - высокоплотный изотропный пироуглерод, третий слой выполняют либо из SiC, либо из ZrC, четвертый наружный слой применяют, когда требуется защита третьего слоя (хрупкого карбида), он обычно выполняется из высокоплотного изотропного пироуглерода. Три высокоплотных слоя в англоязычной литературе получили название TRISO покрытие (Wang J., Ballinger R.G., MacLean H.J., TIMCOAT: An integrated fuel performance model for coated particle fuel / - Nuclear Technology, vol. 148, Oct. 2004, p. 68-96).Pyrocarbon of various densities and silicon carbides (SiC) or zirconium (ZrC) are currently considered as the main protective coatings. As the first layer (counting from the fuel microsphere), low-density pyrocarbon is usually used, as the second layer is high-density isotropic pyrocarbon, the third layer is made of either SiC or ZrC, the fourth outer layer is used when protection of the third layer (brittle carbide) is required, it is usually made of high-density isotropic pyrocarbon. Three high-density layers in the English literature are called TRISO coating (Wang J., Ballinger RG, MacLean HJ, TIMCOAT: An integrated fuel performance model for coated particle fuel / - Nuclear Technology, vol. 148, Oct. 2004, p. 68-96 )

В составе микротвэла покрытия выполняют многоцелевые функции. Так, первый от топливного керна слой служит свободным объемом для локализации газообразных и легколетучих продуктов деления, а также является компенсатором увеличения объема топливного ядра вследствие термического расширения и радиационного распухания (свеллинга). Кроме того, этот слой предохраняет последующие плотные слои покрытия от воздействия высокоэнергетичных осколков деления. Второй слой представляет собой диффузионный барьер для газообразных и некоторых твердых продуктов деления, одновременно он защищает следующий, карбидный (SiC или ZrC) слой от коррозионного воздействия продуктов деления. Третий слой (карбидный) - диффузионный барьер практически для всех образующихся при выгорании топлива продуктов деления. Четвертый, наружный, слой обычно применяют, когда требуется защита хрупкого карбидного слоя от механических повреждений.As part of the microfuel coatings, they perform multi-purpose functions. So, the first layer from the fuel core serves as a free volume for the localization of gaseous and volatile fission products, and is also a compensator for the increase in the volume of the fuel core due to thermal expansion and radiation swelling (swelling). In addition, this layer protects the subsequent dense coating layers from the effects of high-energy fission fragments. The second layer is a diffusion barrier for gaseous and some solid fission products, while it protects the next carbide (SiC or ZrC) layer from the corrosive effects of fission products. The third layer (carbide) is a diffusion barrier for almost all fission products formed during fuel burnup. The fourth outer layer is usually used when protection of the brittle carbide layer from mechanical damage is required.

Анализ термомеханического поведения покрытий микротвэла в процессе облучения позволяет выстроить схему взаимодействия слоев между собой и с образующимися продуктами деления. Выходящие из топливного ядра в открытую пористость топлива и первого низкоплотного слоя покрытия газообразные продукты деления (в основном криптон и ксенон), а также образующаяся при выгорании оксидного топлива окись углерода создают внутреннее давление, которое может достигать нескольких сотен атмосфер, а плотные слои пироуглерода и карбида (SiC или ZrC) действуют как конструкционные слои, противодействующие этому давлению. Слои пироуглерода при облучении испытывают радиационные размерные изменения (РРИ), причем при относительно небольших значениях флюенса быстрых нейтронов происходит изотропная усадка, но с ростом флюенса усадка сменяется анизотропным распуханием. При этом скорость РРИ в радиальном и тангенциальном направлениях значительно отличается. В то же время радиационные испытания показали хорошую радиационную стабильность карбидов (SiC или ZrC) вплоть до флюенсов, характерных для реакторов на быстрых нейтронах.An analysis of the thermomechanical behavior of microfuel coatings during irradiation makes it possible to construct a scheme of the interaction of layers with each other and with the resulting fission products. Gaseous fission products (mainly krypton and xenon) emerging from the fuel core and the first low-density coating layer, as well as krypton and xenon, as well as carbon monoxide formed during the burning of oxide fuel create internal pressure, which can reach several hundred atmospheres, and dense layers of pyrocarbon and carbide (SiC or ZrC) act as structural layers that counteract this pressure. The layers of pyrocarbon undergo radiation-induced dimensional changes (XRDs) upon irradiation, moreover, at relatively small values of the fast neutron fluence, isotropic shrinkage occurs, but with an increase in fluence, the shrinkage is replaced by anisotropic swelling. Moreover, the speed of radial and tangential radial and tangential directions is significantly different. At the same time, radiation tests have shown good radiation stability of carbides (SiC or ZrC) up to the fluences characteristic of fast neutron reactors.

Послереакторные исследования облученных микротвэлов показывают, что наиболее часто разрушения происходят в слое низкоплотного пироуглерода и на границе плотного слоя пироуглерода и карбида (SiC или ZrC). Нарушения связи между этими слоями в существенной мере предопределяют поведение всего покрытия под облучением. При облучении усадка внутреннего плотного пироуглеродного слоя вызывает радиальное растягивающее напряжение на поверхности раздела между слоями плотного пироуглерода и карбида (SiC или ZrC). Если напряжение превышает прочность связи между слоями, происходит отслоение внутреннего высокоплотного пироуглеродного слоя от карбидного.Post-reactor studies of irradiated microfuel fuel cells show that most often damage occurs in the low-density pyrocarbon layer and at the interface of the dense pyrocarbon and carbide layer (SiC or ZrC). Disruptions in the bond between these layers substantially determine the behavior of the entire coating under irradiation. When irradiated, shrinkage of the inner dense pyrocarbon layer causes a radial tensile stress at the interface between the layers of dense pyrocarbon and carbide (SiC or ZrC). If the voltage exceeds the bond strength between the layers, the inner high-density pyrocarbon layer detaches from the carbide layer.

Известен микротвэл ядерного реактора, содержащий топливную микросферу и многослойное защитное покрытие, состоящее из последовательно нанесенных на микросферу слоев низкоплотного пироуглерода, высокоплотного изотропного пироуглерода, карбида циркония, слоя из композиции пироуглерод - карбид кремния с содержанием кремниевой фазы 20-45 масс.%, карбида кремния и внешнего слоя высокоплотного изотропного пироуглерода (патент RU №2325711, МПК G21C 3/28, 3/62, опубл. 27.05.2008).Known microtel of a nuclear reactor containing a fuel microsphere and a multilayer protective coating consisting of layers of low-density pyrocarbon, high-density isotropic pyrocarbon, zirconium carbide, a layer of a pyrocarbon-silicon carbide composition with a silicon phase content of 20-45 wt.%, Silicon carbide and the outer layer of high-density isotropic pyrocarbon (patent RU No. 232325711, IPC G21C 3/28, 3/62, publ. 27.05.2008).

Недостатком такой конструкции является применение в качестве объема для локализации газообразных продуктов деления слоя низкоплотного пироуглерода, разрушающегося при длительной работе микротвэла и образующего при реакции с кислородом окись углерода, создающую высокое давление, отсутствие геттера кислорода. Применение чередующихся плотных слоев из пироуглерода и карбида (SiC или ZrC) приводит к высокой вероятности разрушения этих слоев на их границах из-за различных коэффициентов линейного термического расширения и радиационных размерных изменений при воздействии потока нейтронов.The disadvantage of this design is the use as a volume for localization of gaseous fission products of a layer of low-density pyrocarbon, which is destroyed during the long-term operation of the microfuel and forms carbon monoxide during the reaction with oxygen, which creates high pressure and lacks an oxygen getter. The use of alternating dense layers of pyrocarbon and carbide (SiC or ZrC) leads to a high probability of destruction of these layers at their boundaries due to different coefficients of linear thermal expansion and radiation size changes when exposed to a neutron flux.

Известен микротвэл ядерного реактора, содержащий топливную микросферу из диоксида плутония и многослойное защитное покрытие, состоящее из последовательно нанесенных на микросферу слоев низкоплотного пироуглерода, высокоплотного изотропного пироуглерода, нитрида алюминия, карбида кремния и внешнего слоя высокоплотного изотропного пироуглерода (патент RU №2326457, МПК G21C 3/28, 3/62, опубл. 10.06.2008).Known microtel of a nuclear reactor containing a fuel microsphere made of plutonium dioxide and a multilayer protective coating consisting of successively deposited layers of low-density pyrocarbon, high-density isotropic pyrocarbon, aluminum nitride, silicon carbide and the outer layer of high-density isotropic pyrocarbon (patent RU No. 2326457 / 28, 3/62, publ. 10.06.2008).

Недостатком такой конструкции является отсутствие геттера кислорода, а как следствие постепенное возрастание давления окиси углерода и газообразных продуктов деления, разрушение низкоплотного слоя пироуглерода, миграция топливного керна от центра микротвэла и последующее разрушение микротвэла по механизму сосуда, находящегося под давлением.The disadvantage of this design is the lack of an oxygen getter, and as a result, a gradual increase in the pressure of carbon monoxide and gaseous fission products, the destruction of the low-density layer of pyrocarbon, the migration of the core from the center of the microfuel and the subsequent destruction of the microfuel by the mechanism of the vessel under pressure.

Известен микротвэл с двухслойным защитным покрытием топливной микросферы, в котором внутренний слой выполнен из композиции пироуглерод-карбид кремния, причем наружный слой выполнен из композиции Ti3SiC2-C-TiM (патент RU №2393558, МПК G21C 3/28, 3/62, опубл. 27.06.2010).Known microfuel with a two-layer protective coating of the fuel microsphere, in which the inner layer is made of a pyrocarbon-silicon carbide composition, the outer layer is made of a composition Ti 3 SiC 2 -C-TiM (patent RU No. 2393558, IPC G21C 3/28, 3/62 published on June 27, 2010).

Недостатком такой конструкции является применение хлорпроизводных при нанесении первого слоя на еще не защищенный керн, в результате чего образующийся хлористый водород будет активно взаимодействовать с топливной микросферой, вызывая ее коррозию и загрязняя радиоактивными соединениями оборудование и систему газоочистки. Совместное осаждение карбида кремния и пироуглерода проблематичный технологический процесс, т.к. образуются неконтролируемые низкоплотные пористые структуры.The disadvantage of this design is the use of chlorine derivatives when applying the first layer to an unprotected core, as a result of which the resulting hydrogen chloride will actively interact with the fuel microsphere, causing it to corrode and contaminating the gas treatment equipment and system with radioactive compounds. Joint deposition of silicon carbide and pyrocarbon is a problematic process, because uncontrolled low-density porous structures are formed.

Известен микротвэл ядерного реактора, в котором защитное покрытие состоит из слоя карбида циркония, нанесенного непосредственно на топливную микросферу, и последующих последовательно нанесенных слоями покрытий: низкоплотного пироуглерода, высокоплотного изотропного пироуглерода, силовым слоем карбида кремния и наружным слоем высокоплотного изотропного пироуглерода (патент RU №2325712, МПК G21C 3/28, 3/62, опубл. 27.05.2008).The microtel of a nuclear reactor is known in which the protective coating consists of a layer of zirconium carbide deposited directly on the fuel microsphere and subsequent successively deposited coating layers: low-density pyrocarbon, high-density isotropic pyrocarbon, a power layer of silicon carbide and an outer layer of high-density isotropic pyrocarbon (RU patent No. 1212212 IPC G21C 3/28, 3/62, publ. 05.27.2008).

Недостатком такой конструкции является техническая сложность процесса нанесения слоя карбида циркония на топливный керн. Проблема связана с необходимостью защиты топливного керна тонким слоем металлического циркония, при нанесении которого предполагается использование отдельного (дополнительного) оборудования. Далее, на защищенный от воздействия хлористого водорода топливный керн из хлорпроизводных осаждают карбид циркония. При этом карбид циркония, использованный в качестве геттера кислорода, оказывается изолированным металлическим цирконием. Контакт с выделяющимся в процессе выгорания топлива кислородом будет возможен лишь при разрушении слоя карбида циркония, а разрушение довольно прочного слоя может вызвать ударную волну, провоцирующую разрушение последующих слоев. К тому же такой геттер кислорода будет иметь очень маленькую поверхность контакта, что существенно скажется на его эффективности. Карбид циркония имеет большой коэффициент линейного термического расширения, 7,01×10-6 град-1, это может привести к повреждению, разрушению и потере хрупкого слоя карбида циркония уже в процессе нагрева для нанесения следующих слоев покрытий.The disadvantage of this design is the technical complexity of the process of applying a layer of zirconium carbide on the fuel core. The problem is related to the need to protect the fuel core with a thin layer of metal zirconium, the application of which involves the use of separate (additional) equipment. Further, zirconium carbide is deposited from the chlorine derivatives on the fuel core protected from hydrogen chloride. In this case, zirconium carbide, used as an oxygen getter, is isolated metal zirconium. Contact with oxygen released during fuel burning will be possible only when the zirconium carbide layer is destroyed, and the destruction of a fairly strong layer can cause a shock wave, which provokes the destruction of subsequent layers. In addition, such an oxygen getter will have a very small contact surface, which will significantly affect its effectiveness. Zirconium carbide has a large coefficient of linear thermal expansion, 7.01 × 10 -6 deg -1 , this can lead to damage, destruction and loss of the brittle layer of zirconium carbide already during heating to apply the following coating layers.

Известен микротвэл ядерного реактора с трехслойным защитным покрытием топливной микросферы, в котором первый от топливной микросферы слой выполнен из композиции углерод-карбид кремния с содержанием кремниевой фазы 30-35 масс.% в приповерхностной зоне внешней границы слоя глубиной 0,05-0,10 от толщины слоя и содержанием кремниевой фазы в остальной части первого слоя 1-15 масс.%, второй слой выполнен из карбида кремния, третий от топливной микросферы слой выполнен из композиции углерод-карбид кремния, третий слой выполнен с содержанием кремниевой фазы 5-10 масс.% в приповерхностной зоне внешней границы слоя глубиной 0,1-0,2 от толщины слоя и содержанием кремниевой фазы в остальной части третьего слоя 15-30 масс.% (патент RU №2333552, МПК G21C 3/28, 3/62, опубл. 10.09.2008).Known microfuel of a nuclear reactor with a three-layer protective coating of the fuel microsphere, in which the first layer from the fuel microsphere is made of a carbon-silicon carbide composition with a silicon phase content of 30-35 wt.% In the surface area of the outer boundary of the layer with a depth of 0.05-0.10 from the thickness of the layer and the silicon phase content in the rest of the first layer is 1-15 wt.%, the second layer is made of silicon carbide, the third layer from the fuel microsphere is made of a carbon-silicon carbide composition, the third layer is made with silicon phase 5-10 wt.% in the surface zone of the outer boundary of the layer with a depth of 0.1-0.2 of the thickness of the layer and the silicon phase content in the rest of the third layer is 15-30 wt.% (RU patent No. 2333552, IPC G21C 3/28 3/62, published September 10, 2008).

Недостатком такой конструкции является одновременное осаждение углерода и карбида кремния, пиролизом ацетилена и метилсилана. Как показали опыты, при температурах выше 1200°С в результате осаждения защитного слоя из указанной смеси газов образуются рыхлые углерод-кремниевые структуры с неконтролируемыми размерами и другими технологическими параметрами. Физические характеристики чередующихся слоев покрытий различны в значительной мере, в результате при длительной работе такого микротвэла следует ожидать разрушения покрытий на границах слоев. Также недостатком указанного микротвэла ядерного реактора является невысокая стойкость пироуглеродных слоев покрытий к жесткому спектру нейтронов.The disadvantage of this design is the simultaneous deposition of carbon and silicon carbide, by pyrolysis of acetylene and methylsilane. As experiments have shown, at temperatures above 1200 ° C, as a result of the deposition of the protective layer from the specified gas mixture, loose carbon-silicon structures with uncontrolled sizes and other technological parameters are formed. The physical characteristics of alternating coating layers are significantly different, as a result, during the long-term operation of such a microfuel, we should expect destruction of coatings at the boundaries of the layers. Also a disadvantage of this microfuel of a nuclear reactor is the low resistance of the pyrocarbon coating layers to a hard neutron spectrum.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является микротвэл ядерного реактора, содержащий топливную микросферу из двуокиси урана и четырехслойное защитное покрытие, первый слой которого, нанесенный на топливную микросферу, выполнен из высокопористого пироуглерода плотностью 1,10 г/см3 и толщиной 84-110 мкм. Второй слой выполнен из плотного изотропного пироуглерода плотностью 1,85 г/см3 и толщиной 30-36 мкм. Третий слой плотностью 3,2 г/см3 и толщиной 32-36 мкм выполнен из карбида кремния и четвертый, наружный, слой плотностью 1,853 г/см3 выполнен из высокоплотного изотропного пироуглерода и толщиной 36-42 мкм (см., Minato K., Sawa K., Коуа Т. et al. Fission product real ease behavior of individual coated fuel particles for high-temperature gas-cooled reactors, Nuclear Technology, vol. 131, July 2000, p. 36-47).Closest to the proposed technical solution is a microfuel of a nuclear reactor containing a fuel microsphere of uranium dioxide and a four-layer protective coating, the first layer of which is deposited on the fuel microsphere, made of highly porous pyrocarbon with a density of 1.10 g / cm 3 and a thickness of 84-110 μm. The second layer is made of dense isotropic pyrocarbon with a density of 1.85 g / cm 3 and a thickness of 30-36 microns. The third layer with a density of 3.2 g / cm 3 and a thickness of 32-36 μm is made of silicon carbide and the fourth, outer layer with a density of 1.853 g / cm 3 is made of high-density isotropic pyrocarbon and a thickness of 36-42 μm (see, Minato K. , Sawa K., Koua T. et al. Fission product real ease behavior of individual coated fuel particles for high temperature gas-cooled reactors, Nuclear Technology, vol. 131, July 2000, p. 36-47).

Ввиду отсутствия в конструкции микротвэла вещества, связывающего выделяющийся при работе оксидного топлива кислород, постепенное возрастание давления окиси углерода и газообразных продуктов деления приведет к разрушению микротвэла по механизму сосуда давления. Следует отметить, что предельная стойкость пироуглеродных слоев ограничена значениями флюенса быстрых нейтронов (2-4)·1021 н/см2, в то время как в быстрых реакторах можно ожидать флюенс более 2,0·1023 н/см2. Применение пироуглеродных слоев покрытий, особенно низкоплотного, существенно скажется на времени работы микротвэла до его разрушения в связи с недостаточной стойкостью пироуглерода при воздействии потока быстрых нейтронов. Чередование слоев плотного пироуглерода и плотного карбида кремния приводит к разрушениям на границе этих слоев ввиду их различных физических свойств.Due to the lack of a substance in the microfuel structure that binds oxygen released during the operation of oxide fuel, a gradual increase in the pressure of carbon monoxide and gaseous fission products will lead to the destruction of the microfuel by the mechanism of the pressure vessel. It should be noted that the ultimate stability of pyrocarbon layers is limited by the fast neutron fluence (2-4) · 10 21 n / cm 2 , while in fast reactors a fluence greater than 2.0 · 10 23 n / cm 2 can be expected. The use of pyrocarbon coating layers, especially low-density ones, will significantly affect the operating time of a microfuel before its destruction due to the insufficient resistance of pyrocarbon under the influence of a fast neutron flux. The alternation of layers of dense pyrocarbon and dense silicon carbide leads to destruction at the boundary of these layers due to their different physical properties.

Технический результат: получение микротвэла ядерного реактора с повышенным ресурсом эксплуатации (увеличение глубины выгорания топлива) за счет снижения давления газообразных продуктов деления на защитные слои.EFFECT: obtaining a microfuel of a nuclear reactor with an increased service life (increasing the fuel burnup depth) by reducing the pressure of gaseous fission products into protective layers.

Технический результат достигается за счет того, что микротвэл ядерного реактора, содержащий топливную микросферу на основе оксидного топлива и защитное покрытие, включающее первый от топливной микросферы низкоплотный слой толщиной 84-110 мкм, второй плотный слой толщиной 30-36 мкм, третий слой карбида кремния и четвертый высокоплотный слой толщиной 36-42 мкм, отличается тем, что все слои выполнены из карбида кремния, при этом первый слой имеет плотность 0,9-1,2 г/см3, второй слой имеет плотность 2,5-2,9 г/см3, третий слой имеет плотность 1,5-2,2 г/см3 и толщину 7-13 мкм, а четвертый слой имеет плотность 3,2-3,3 г/см3.The technical result is achieved due to the fact that the microfuel of a nuclear reactor containing a fuel microsphere based on oxide fuel and a protective coating comprising a first low-density layer from a fuel microsphere 84-110 μm thick, a second dense layer 30-36 μm thick, a third layer of silicon carbide and the fourth high-density layer 36-42 μm thick, characterized in that all the layers are made of silicon carbide, while the first layer has a density of 0.9-1.2 g / cm 3 , the second layer has a density of 2.5-2.9 g / cm 3, the third layer has a density of 1.5-2.2 g / cm 3 and then schinu 7-13 microns, and the fourth layer has a density of 3.2-3.3 g / cm 3.

Каждый из слоев предложенного микротвэла (МТ) ядерного реактора выполняет следующие функции:Each of the layers of the proposed microfuel (MT) of a nuclear reactor performs the following functions:

- первый слой из пористого карбида кремния содержит около 70% пор, что является объемом для локализации газообразных продуктов деления и компенсирует распухание топливной микросферы на стадиях глубокого выгорания топлива, этот слой является также геттером для кислорода и палладия;- the first layer of porous silicon carbide contains about 70% of the pores, which is the volume for the localization of gaseous fission products and compensates for the swelling of the fuel microsphere at the stages of deep fuel burnout, this layer is also a getter for oxygen and palladium;

- второй слой из плотного карбида кремния, получаемый без использования галогенсодержащих реагентов, изолирует топливную микросферу от проникновения хлористого водорода, образующегося при нанесении плотных слоев карбида кремния, и является диффузионным барьером для продуктов деления;- the second layer of dense silicon carbide, obtained without the use of halogen-containing reagents, isolates the fuel microsphere from the penetration of hydrogen chloride formed during the application of dense layers of silicon carbide, and is a diffusion barrier for fission products;

- третий тонкий слой SiC, являясь пористым, разделяет плотные слои карбида кремния с целью предотвращения развития сквозной трещины, имеющей вероятность зародиться во втором слое SiC, испытывающем растягивающие напряжения в результате развития давления газообразных продуктов деления на стадиях глубокого выгорания топлива;- the third thin layer of SiC, being porous, separates the dense layers of silicon carbide in order to prevent the development of a through crack, which is likely to arise in the second layer of SiC experiencing tensile stresses as a result of the development of pressure of gaseous fission products at the stages of deep burning of fuel;

- четвертый слой из высокоплотного карбида кремния несет основную силовую нагрузку и является основным барьером для продуктов деления.- the fourth layer of high-density silicon carbide carries the main power load and is the main barrier to fission products.

Сущность предлагаемого решения заключается в следующем.The essence of the proposed solution is as follows.

В первом пористом слое карбида кремния, прилегающем непосредственно к топливной микросфере, происходит связывание кислорода, образующегося при работе оксидного топлива SiC+2O→SiO2+С, в результате чего образуется твердое соединение SiO2, что снижает внутреннее давление в МТ и, соответственно, вероятность разрушения микротвэла по механизму сосуда давления. Контакт пористого карбида кремния с топливной микросферой также позволяет связывать палладий, вызывающий коррозию основного несущего слоя карбида кремния, в тугоплавкие (1950°С) и не поддающиеся диффузии соединения U-Si-Pd-C. Покрытия обладают близкими физическими свойствами, в результате чего предотвращается имевшее место разрушение слоев покрытий на их границах. Предельная стойкость пироуглеродных слоев ограничена значениями флюенса быстрых нейтронов (2-4)·1021 н/см2, в то время как в реакторах на быстрых нейтронах можно ожидать флюенс более 2,0·1023 н/см2, что делает неприемлемым применение микротвэлов, содержащих пироуглеродные покрытия, в реакторах на быстрых нейтронах. Для решения этой проблемы заявляемый микротвэл содержит только карбидокремниевые защитные покрытия, которому свойственна высокая стойкость к жестким потокам нейтронов (Tecdoc 1645 «High Temperature Gas Cooled Reactor Fuels and Materials)), МАГАТЭ, Вена, Австрия, 2010).In the first porous layer of silicon carbide adjacent directly to the fuel microsphere, oxygen is formed during the operation of the oxide fuel SiC + 2O → SiO 2 + С, as a result of which a solid compound SiO 2 is formed , which reduces the internal pressure in MT and, accordingly, the probability of microfuel destruction by the mechanism of the pressure vessel. The contact of porous silicon carbide with the fuel microsphere also makes it possible to bind palladium, which corrodes the main carrier layer of silicon carbide, into refractory (1950 ° С) and diffusion-resistant compounds U-Si-Pd-C. The coatings have close physical properties, as a result of which the destruction of the coating layers at their boundaries is prevented. The ultimate resistance of pyrocarbon layers is limited by the fast neutron fluence (2-4) · 10 21 n / cm 2 , while in fast neutron reactors a fluence greater than 2.0 · 10 23 n / cm 2 can be expected, which makes the application unacceptable microfuel containing pyrocarbon coatings in fast neutron reactors. To solve this problem, the inventive microfuel contains only silicon carbide protective coatings, which are characterized by high resistance to hard neutron fluxes (Tecdoc 1645 “High Temperature Gas Cooled Reactor Fuels and Materials)), IAEA, Vienna, Austria, 2010).

Для изучения свойств пористого карбида кремния, ранее не применявшегося в качестве компенсационного объема для газообразных продуктов деления и распухающей топливной микросферы, были проведены эксперименты по проверке возможности такого слоя выдерживать значительные деформации без разрушения. Граница слоя пористого SiC в образцах до и после термического удара, проведенного 10 раз путем резкого нагрева (со скоростью 100-1000 град/с) до 1000°С и последующего резкого охлаждения до 20°С, показана на фиг. 1 и фиг. 2, соответственно. Данный эксперимент подтверждает хорошие деформационные характеристики пористого слоя карбида кремния, что необходимо при использовании его как компенсационного объема для распухающего топливного ядра и газообразных продуктов деления, а также подтверждается возможность использования слоя для связывания палладия, т.к. отслоения слоя от топливной микросферы не происходит и есть все условия для образования устойчивого соединения U-Si-Pd-C.To study the properties of porous silicon carbide, which was not previously used as a compensation volume for gaseous fission products and swelling fuel microspheres, experiments were carried out to test the possibility of such a layer to withstand significant deformations without fracture. The boundary of the porous SiC layer in the samples before and after thermal shock, carried out 10 times by abrupt heating (at a speed of 100-1000 deg / s) to 1000 ° C and subsequent abrupt cooling to 20 ° C, is shown in FIG. 1 and FIG. 2, respectively. This experiment confirms the good deformation characteristics of the porous layer of silicon carbide, which is necessary when using it as a compensation volume for a swelling fuel core and gaseous fission products, and also confirms the possibility of using a layer to bind palladium, because layer detachment from the fuel microsphere does not occur and there are all conditions for the formation of a stable U-Si-Pd-C compound.

Проведено моделирование экспериментальной конструкции МТ. Расчеты были проведены с использованием кода GOLT-v3, разработанного в ОАО ВНИИНМ (Голубев И.Е., Курбаков СМ., Черников А.С. «Расчетно-экспериментальные исследования пироуглеродных и карбидокремниевых барьеров микротвэлов ВТГР», Атомная Энергия, Том 105, №1, июль 2008, с. 14-25). Код протестирован на задачах, имеющих аналитическое решение, а также верифицирован при бенчмарк-расчетах, проведенных МАГАТЭ в рамках проекта CRP-6 (Tecdoc 1674 «Advances in High-Temperature Gas-Cooled Reactor Fuel Technology)), МАГАТЭ, Вена, Австрия, 2012).The experimental design of the MT was simulated. The calculations were performed using the GOLT-v3 code developed by VNIINM OJSC (Golubev I.E., Kurbakov SM., Chernikov A.S. "Calculation and experimental studies of the pyrocarbon and silicon carbide barriers of microfuel VTGR", Atomic Energy, Volume 105, Vol. 1, July 2008, p. 14-25). The code was tested on problems with an analytical solution, and also verified during benchmark calculations carried out by the IAEA in the framework of the CRP-6 project (Tecdoc 1674 Advances in High-Temperature Gas-Cooled Reactor Fuel Technology), IAEA, Vienna, Austria, 2012 )

Для сравнения были проведены расчеты для двух конструкций МТ:For comparison, calculations were performed for two MT designs:

1) предлагаемая конструкция: сферическая микросфера UO2 (диаметр 400 мкм, 20% обогащение по U-235) с нанесенным на нее четырехслойным покрытием: пористый SiC (толщина 100 мкм, плотность 1.0 г/см3), плотный SiC (толщина 35 мкм, плотность 2.8 г/см3), пористый SiC (толщина 10 мкм, плотность 2.0 г/см3), высокоплотный β-SiC (толщина 40 мкм, плотность 3.21 г/см3);1) the proposed design: a spherical microsphere UO 2 (diameter 400 μm, 20% enrichment according to U-235) with a four-layer coating: porous SiC (thickness 100 μm, density 1.0 g / cm 3 ), dense SiC (thickness 35 μm , density 2.8 g / cm 3 ), porous SiC (thickness 10 μm, density 2.0 g / cm 3 ), high-density β-SiC (thickness 40 μm, density 3.21 g / cm 3 );

2) конструкция прототипа (частица с покрытием типа TRISO): сферическая микросфера UO2 (диаметр 400 мкм, 20% обогащение по U-235) с нанесенным на нее четырехслойным покрытием: пористый пироуглерод (буферный слой BPyC, толщина 100 мкм, плотность 1.0 г/см3), плотный пироуглерод (IPyC, толщина 35 мкм, плотность 1.85 г/см3), слой из β-SiC (толщина 40 мкм, плотность 3.21 г/см3), плотный пироуглерод (OPyC, толщина 40 мкм, плотность 1.85 г/см3).2) prototype construction (TRISO type coated particle): spherical microsphere UO 2 (400 μm diameter, 20% enrichment according to U-235) with a four-layer coating applied on it: porous pyrocarbon (BPyC buffer layer, thickness 100 μm, density 1.0 g / cm 3 ), dense pyrocarbon (IPyC, thickness 35 μm, density 1.85 g / cm 3 ), a layer of β-SiC (thickness 40 μm, density 3.21 g / cm 3 ), dense pyrocarbon (OPyC, thickness 40 μm, density 1.85 g / cm 3 ).

Расчеты проводились для условий облучения, характерных для высокотемпературных газовых реакторов (ВТГР):The calculations were carried out for the irradiation conditions characteristic of high-temperature gas reactors (HTGR):

- тепловыделение в единичном керне: 0,1 Вт;- heat in a single core: 0.1 W;

- максимальное выгорание: 20% FIMA;- maximum burnup: 20% FIMA;

- максимальный флюенс быстрых нейтронов (Е>0,18 МэВ): 4×1025 м-2;- maximum fast neutron fluence (E> 0.18 MeV): 4 × 10 25 m -2 ;

- максимальная температура топливной микросферы: 1250°С.- maximum temperature of the fuel microsphere: 1250 ° C.

На фиг. 3 представлены эпюры тангенциальных термических напряжений в начале кампании топлива после вывода на номинальную мощность для двух вариантов МТ. Из приведенных графиков следует, что при начальном разогреве в силовом слое из карбида кремния в покрытии МТ прототипа развиваются растягивающие напряжения, а в предлагаемой конструкции напряжения во внешнем силовом слое SiC сжимающие порядка -64 МПа. Такое распределение напряжений в предлагаемой многослойной конструкции покрытия повышает ее сопротивление действию внутреннего давления газообразных продуктов деления и, следовательно, увеличивается глубина выгорания топлива.In FIG. Figure 3 shows plots of the tangential thermal stresses at the beginning of the fuel campaign after reaching the rated power for two MT variants. From the above graphs it follows that during the initial heating in the power layer of silicon carbide in the coating of the prototype MT, tensile stresses develop, and in the proposed construction, the stresses in the external SiC power layer are of the order of -64 MPa. Such a stress distribution in the proposed multilayer coating design increases its resistance to the action of the internal pressure of the gaseous fission products and, consequently, the fuel burnup depth increases.

На фиг. 4 приведены зависимости от флюенса быстрых нейтронов внутреннего давления, развивающегося под покрытиями МТ в процессе выгорания топлива. Из сравнения полученных кривых для 2-х вариантов следует, что в предлагаемой конструкции МТ конечное значение давления газа в 4 раза ниже, чем в конструкции прототипа, и соответственно увеличивается глубина выгорания топлива.In FIG. Figure 4 shows the dependences on the fluence of fast neutrons of internal pressure that develops under MT coatings during fuel burnout. From a comparison of the obtained curves for the 2 options, it follows that in the proposed design MT the final value of the gas pressure is 4 times lower than in the design of the prototype, and accordingly, the burnup depth of the fuel increases.

На фиг. 5 приведены зависимости максимальных напряжений в силовых слоях покрытия от флюенса быстрых нейтронов. Из приведенных на этом чертеже графиков следует, что напряжения в МТ прототипа в начале облучения от растягивающих термических быстро переходят в область сжатия, а затем опять в область растяжения и имеют тенденцию к значительному росту по мере выгорания топлива и выхода газообразных продуктов деления из топливной микросферы в буферный слой из пористого SiC. Напротив, в силовом слое из карбида кремния покрытия МТ предлагаемой конструкции напряжения в течение всего расчетного периода находятся в области сжатия и имеют незначительный тренд в сторону роста. Из полученных результатов можно сделать вывод: предлагаемая конструкция МТ перспективна для использования в реакторах на быстрых нейтронах.In FIG. Figure 5 shows the dependences of the maximum stresses in the power layers of the coating on the fluence of fast neutrons. From the graphs shown in this drawing, it follows that the stresses in the MT of the prototype at the beginning of irradiation from tensile thermal ones quickly move to the compression region, and then again to the tension region and tend to increase significantly as the fuel burns out and the gaseous fission products leave the fuel microsphere in porous SiC buffer layer. On the contrary, in the strength layer of silicon carbide coatings MT of the proposed design, the stresses are in the compression region during the entire calculation period and have a slight upward trend. From the obtained results we can conclude: the proposed MT design is promising for use in fast neutron reactors.

Пример осуществления изобретенияAn example embodiment of the invention

Аппарат для нанесения покрытий в кипящем слое нагревают до температуры 1100°С, при расходе аргона 800 л/ч засыпают 100 г топливных микросфер диаметром 400 мкм (3·105 штук), после чего вместо аргона подают пиролизную смесь газов.The apparatus for coating in a fluidized bed is heated to a temperature of 1100 ° C, with an argon flow rate of 800 l / h, 100 g of fuel microspheres with a diameter of 400 μm (3 · 10 5 pieces) are filled in, after which a pyrolysis gas mixture is fed instead of argon.

Первый низкоплотный слой наносят пиролизом смеси из метилсилана и аргона при концентрации метилсилана 5-15 об.% и суммарном расходе газов 900 л/ч, при температуре 1100°С, время осаждения слоя составляет 20 минут. Второй плотный слой получают подачей смеси метилсилана 2-10 об.% с аргоном при суммарном расходе газов 900 л/ч, при температуре 800°С, время осаждения слоя составляет 50 минут. Третий низкоплотный слой карбида кремния наносят пиролизом смеси из метилсилана и аргона при концентрации метилсилана 2-5 об.% и суммарном расходе газов 900 л/ч, при температуре 1100°С, время осаждения слоя составляет 5 минут. Четвертый высокоплотный слой осаждают из паров метилтрихлорсилана в атмосфере водорода при концентрации метилтрихлорсилана 1,2-1,5 об.%, расход водорода на псевдоожижение 900 л/ч, при температуре 1500°С, время осаждения слоя составляет 120 минут.The first low-density layer is applied by pyrolysis of a mixture of methylsilane and argon at a methylsilane concentration of 5-15 vol.% And a total gas flow of 900 l / h, at a temperature of 1100 ° C, the deposition time of the layer is 20 minutes. The second dense layer is obtained by feeding a mixture of methylsilane 2-10 vol.% With argon at a total gas flow of 900 l / h, at a temperature of 800 ° C, the deposition time of the layer is 50 minutes. The third low-density layer of silicon carbide is applied by pyrolysis of a mixture of methylsilane and argon at a methylsilane concentration of 2-5 vol.% And a total gas flow rate of 900 l / h, at a temperature of 1100 ° C, the deposition time of the layer is 5 minutes. The fourth high-density layer is deposited from methyltrichlorosilane vapor in a hydrogen atmosphere at a concentration of methyltrichlorosilane 1.2-1.5 vol.%, Hydrogen consumption for fluidization of 900 l / h at a temperature of 1500 ° C, the deposition time of the layer is 120 minutes.

Таким образом был создан микротвэл ядерного реактора, имеющий топливную микросферу из оксидного топлива, и защитное покрытие, в составе которого все слои выполнены из карбида кремния различной плотности и структуры. Полученный микротвэл имеет повышенный ресурс работы топлива (глубины выгорания) в реакторе.Thus, a microfuel of a nuclear reactor was created, which has a fuel microsphere of oxide fuel, and a protective coating, in which all layers are made of silicon carbide of various densities and structures. The resulting microfuel has an increased resource of fuel operation (burnup depth) in the reactor.

Claims (1)

Микротвэл ядерного реактора, содержащий топливную микросферу на основе оксидного топлива и защитное покрытие, включающее первый от топливной микросферы низкоплотный слой толщиной 84-110 мкм, второй плотный слой толщиной 30-36 мкм, третий слой карбида кремния и четвертый высокоплотный слой толщиной 36-42 мкм, отличающийся тем, что все слои выполнены из карбида кремния, при этом первый слой имеет плотность 0,9-1,2 г/см3, второй слой имеет плотность 2,5-2,9 г/см3, третий слой имеет плотность 1,5-2,2 г/см3 и толщину 7-13 мкм, а четвертый слой имеет плотность 3,2-3,3 г/см3. A microtel of a nuclear reactor containing an oxide-based fuel microsphere and a protective coating comprising a first low-density layer from a fuel microsphere 84-110 μm thick, a second dense layer 30-36 μm thick, a third silicon carbide layer and a fourth high-density layer 36-42 μm thick characterized in that all the layers are made of silicon carbide, wherein the first layer has a density of 0.9-1.2 g / cm 3 , the second layer has a density of 2.5-2.9 g / cm 3 , the third layer has a density 1.5-2.2 g / cm 3 and a thickness of 7-13 microns, and the fourth layer has a density of 3.2-3.3 g / cm 3 .
RU2015126188/07A 2015-06-30 2015-06-30 Nuclear reactor pebble RU2603018C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015126188/07A RU2603018C1 (en) 2015-06-30 2015-06-30 Nuclear reactor pebble

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015126188/07A RU2603018C1 (en) 2015-06-30 2015-06-30 Nuclear reactor pebble

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2603018C1 true RU2603018C1 (en) 2016-11-20

Family

ID=57760119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015126188/07A RU2603018C1 (en) 2015-06-30 2015-06-30 Nuclear reactor pebble

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2603018C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679117C1 (en) * 2018-02-01 2019-02-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for obtaining ceramic nuclear fuel

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3649452A (en) * 1968-03-28 1972-03-14 Atomic Energy Commission Nuclear reactor fuel coated particles
US4459338A (en) * 1982-03-19 1984-07-10 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of deposition of silicon carbide layers on substrates and product
US5061436A (en) * 1989-12-22 1991-10-29 The Babcock & Wilcox Company Gas cooled nuclear fuel element
RU2387030C1 (en) * 2008-08-04 2010-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "Луч" Minute particle of light-water nuclear reactor

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3649452A (en) * 1968-03-28 1972-03-14 Atomic Energy Commission Nuclear reactor fuel coated particles
US4459338A (en) * 1982-03-19 1984-07-10 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method of deposition of silicon carbide layers on substrates and product
US5061436A (en) * 1989-12-22 1991-10-29 The Babcock & Wilcox Company Gas cooled nuclear fuel element
RU2387030C1 (en) * 2008-08-04 2010-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт Научно-производственное объединение "Луч" Minute particle of light-water nuclear reactor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2679117C1 (en) * 2018-02-01 2019-02-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method for obtaining ceramic nuclear fuel

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kim et al. Development status of accident-tolerant fuel for light water reactors in Korea
Petti et al. Key differences in the fabrication, irradiation and high temperature accident testing of US and German TRISO-coated particle fuel, and their implications on fuel performance
JP4763699B2 (en) Multilayer ceramic tubes used for fuel containment barriers in nuclear power plants
KR20180043789A (en) Method for manufacturing a fully ceramic microencapsulated nuclear fuel
JP6466956B2 (en) Method and composite for coating ceramic containing cladding of nuclear fuel rod
US20140192949A1 (en) Nuclear reactor fuel element having silicon carbide multilayered cladding and thoria-based fissionable fuel
US20120314831A1 (en) Light Water Reactor TRISO Particle-Metal-Matrix Composite Fuel
EP3437106B1 (en) Enhancing toughness in microencapsulated nuclear fuel
US20160049211A1 (en) Silicon carbide multilayered cladding and nuclear reactor fuel element for use in water-cooled nuclear power reactors
Wongsawaeng Performance modeling of Deep Burn TRISO fuel using ZrC as a load-bearing layer and an oxygen getter
EP2543042B1 (en) Fuel component and a method for producing a fuel component
RU2603018C1 (en) Nuclear reactor pebble
RU2328783C1 (en) Coated fuel particle of nuclear reactor
RU2333553C1 (en) Particle fuel element of nuclear reactor
JP6699882B2 (en) Nuclear fuel compact, method of manufacturing nuclear fuel compact, and nuclear fuel rod
RU2567507C1 (en) Nuclear reactor fuel microelement
Beleevskii et al. Prospective micro-encapsulated fuel with silicon carbide protective coat
RU2369925C1 (en) Coated fuel particle for nuclear reactor
RU2387030C1 (en) Minute particle of light-water nuclear reactor
RU2333552C1 (en) Particle fuel element with three-layer protective coating of fuel microsphere
Goodin MHTGR fuel performance and supporting data base
RU2382423C2 (en) Coated fuel particle for fast neutron reactor
Lin et al. Performance of coated particle fuel in a thorium molten salt reactor with solid fuel
RU2325711C1 (en) Mini fuel element of nuclear reactor
RU2333555C1 (en) Particle fuel element of nuclear reactor