1 Государственный научный центр Российской Федерации Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований 108840, г. Москва, г. Троицк, ул. Пушковых, владение 12, Российская Федерация 2 Московский государственный областной университет 141014, Московская область, г. Мытищи, ул. Веры Волошиной, д. 24, Российская Федерация Аннотация. Авторами представлен обзор методов повышения коррозионной стойкости твэлов тепловых и быстрых ядерных реакторов с использованием модификации поверхности и нанесения покрытий с целью повышения безопасности и эффективности эксплуатации ядерного топлива. Показаны результаты испытаний, проведённых в АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», покрытий на оболочках твэлов из стали ЭП-823-Ш, рассматриваемой для использования в РУ БРЕСТ-ОД-300, и из циркониевого сплава Э110 -«локомотива» отечественной ядерной энергетики. Коррозионные испытания экспериментальных образцов оболочек твэлов с покрытиями Al, Al 2 O3, Cr в жидком свинце при высоком содержании кислорода и температуре 650-720 °С (для стальных оболочек) и на воздухе при температуре 1100 °С (для циркониевых оболочек) продемонстрировали практически полное подавление коррозии. Выявлены физические барьеры применимости покрытий в качестве защитных слоёв на оболочках твэлов: фреттинг-коррозия оболочек твэлов, проблема низкой жаропрочности оболочек твэлов, проблема высокого остаточного энерговыделения твэлов, отсутствие эффекта самозалечивания защитных керамических покрытий, проблема низкотемпературного радиационного охрупчивания покрытий. Предложены пути решения проблем защиты ядерных энергетических установок. Ключевые слова: оболочки твэлов, жаростойкие покрытия, аварии с потерей теплоносителя, импульсное лазерное осаждение, сплав Э110, сталь ЭП823, функциональные покрытия.Abstract. We present a review of the methods for increasing the corrosion resistance of fuel rods of thermal and fast nuclear reactors using surface modification and coating application to improve the safety and efficiency of operation of nuclear fuel. We report the results of tests carried out at the SSC RF TRINITI with coatings on fuel claddings made of EP-823 steel, considered for use in the BREST-OD-300 reactor, and of zirconium alloy E110, i.e. the "forward" of Russian commercial nuclear power energy. Corrosion tests of experimental samples of fuel claddings with Al, Al 2 O 3 , Cr coatings in liquid lead with a high oxygen content and a temperature of 650-720 °C (for steel shells) and on air at a temperature of 1100 °C (for zirconium shells) showed almost complete corrosion suppression. Physical barriers to the applicability of coatings as protective layers on fuel claddings are identified: fretting corrosion of fuel element shells, the problem of low heat resistance of fuel element shells, the problem of high residual energy release of fuel elements, the lack of self-healing of protective ceramic coatings, and the problem of low-temperature radiation embrittlement of coatings. We have proposed solutions to the problems of protecting nuclear power plants.

No abstract

No abstract

Аннотация. Предложена математическая модель учёта бесконтактного нагрева электронов дальнодействующим электрическим полем в области заряженных структур, в частности в верхних слоях атмосферы отрицательно заряженной Земли. По соотношению Эйнштейна-Смолуховского (вернее Нернста-Таунсенда) впервые на базе экспериментальных значений плотности числа частиц воздуха-N аналитически рассчитан возможный профиль температуры-T e электронов в мезосфере и ионосфере, в зависимости от заряда Земли и расстояния до её поверхности. Установлено, что на высотах порядка 36 км над поверхностью отрицательно заряженной до 500 000 Кл Земли параметр E/N достигает пробойных значений (100 Тд), и, следовательно, на этих высотах загорается самостоятельный разряд. На этих высотах может развиваться компенсационный слой положительного объёмного заряда (стоячая ударная волна электрического поля). Там же в процессах рождения плазмы важны процессы прямой ионизации частиц воздуха электронами в электрическом поле отрицательно заряженной Земли. Расчёты параметров электронов в атмосфере и ионосфере сравниваются с имеющимися экспериментальными наблюдениями. На базе математической модели впервые аналитически получен для мезосферы и ионосферы отрицательно заряженной Земли профиль (от высоты над уровнем моря) концентрации электронов n e. Сравнение этих результатов с экспериментальными наблюдениями показывает, что переходные профили концентрации электронов в мезосфере и ионосфере Земли определяются процессами амбиполярного дрейфа, обусловленного различными зависимостями дрейфовых скоростей электронов и ионов от напряжённости электрического поля. Полученные результаты представляют практический интерес для разработчиков таких систем как ГЛОНАСС и GPS. Ключевые слова: нарушение нейтральности, ионосфера Земли, заряд Земли, амбиполярный дрейф плазмы, амбиполярные диффузии.