Легководных реакторов

При эпитаксиальном росте кремния в хлоридной системе характеристики процесса и свойства полученных слоев в значительной степени определяются и параметрами газового потока в прямоточном реакторе. Неоднородность в распределении легирующих компонентов в ламинарном газовом потоке может привести к неоднородности легирования растущего слоя. Работа же на больших скоростях газового течения, в условиях турбулентности, приводит к неоправданно большому расходу дорогостоящих газов и вызывает нестабильность температурного режима в зоне осаждения.

На поверхности металла после обезжиривания н промывок образуется тонкая пассивная пленка, которую необходимо удалить перед непосредственным погружением деталей в ваину покрытия Особенно важно активирование (удаление пассивных пленок с поверхности) коррозиокно-н жаростойких сталей; без удаления этих пленок, образующихся за счет легирующих компонентов, нельзя нанести качественное металлопокрытие, При активировании, кроме того, слегка протравливается поверхностный метал-шческий слой (без образования пиаыа), чем обусловливается выявление кристаллической структуры металла.

Значительное распространение в промышленности получили трои ные сплашл на основе свинца и олоъа с добавками легирующих компонентов, которые улучшают защитные, антифрикционные и др. характеристики осаждаемых сплавов Среди них свинцово-оловннные сплавы с добавками цинка, кадмия, меди, сурьмы Эти сплавы в основном применяются для работы трущихся деталей в тяжелых условиях, Б частности, двигателей внутреннею сгорания, когда коррозионное воздействие топжш и масел при повышенных температурах воздействует на свинец

То чинна оксидной пленки на магнии и его ставах достигает 0,5— 5,0 мкм, в зависимости от состава сплара г режима обработки Пленка окрашивается в различные цвета в зависимости от природы и количества легирующих компонентов и режимов оксидирования и может иметь серый (на литейных сплавах) или черный (па ставах типа ВМ 65-1) цвет Жаростойкость оксидных пленок на магнии достигает 150—]60°С

На 4.2.8, б показаны зависимости основных свойств пленок а-Sii_xCx : Н, полученных плазменным разложением [SiH4 (0,5) + СН4 (0,5)], от концентрации легирующих примесей. Здесь также видна возможность управления типом и концентрацией носителей заряда. Темновая проводимость при добавлении в газовую смесь 1 % диборана или 0,2 % фосфина увеличивается до 10""5 и 10~3 См/см соответственно. Темновая проводимость нелегированных пленок при комнатной температуре из-за малости величины не поддается измерению. Минимальные значения энергии активации для пленок р- и л-типов составляют 0,4 и 0,3 эВ соответственно. Здесь наблюдается значительный эффект увеличения фотопроводимости в результате легирования, однако, величина фотопроводимости оказывается на порядок ниже, чем в пленках состава х = 0,2. Оптическая ширина запрещенной зоны в исследованных пленках зависит от легирования и уменьшается при росте концентрации обоих легирующих компонентов.

3. Введение в газовую смесь SiF4—Н2 легирующих компонентов (РНз или PFs) дает возможность получать мк-Si :F:H в тех же условиях, в которых нелегированные пленки остаются аморфными.

На 4.2.8, б показаны зависимости основных свойств пленок а-Sii_xCx : Н, полученных плазменным разложением [SiH4 (0,5) + СН4 (0,5)], от концентрации легирующих примесей. Здесь также видна возможность управления типом и концентрацией носителей заряда. Темновая проводимость при добавлении в газовую смесь 1 % диборана или 0,2 % фосфина увеличивается до 10""5 и 10~3 См/см соответственно. Темновая проводимость нелегированных пленок при комнатной температуре из-за малости величины не поддается измерению. Минимальные значения энергии активации для пленок р- и л-типов составляют 0,4 и 0,3 эВ соответственно. Здесь наблюдается значительный эффект увеличения фотопроводимости в результате легирования, однако, величина фотопроводимости оказывается на порядок ниже, чем в пленках состава х = 0,2. Оптическая ширина запрещенной зоны в исследованных пленках зависит от легирования и уменьшается при росте концентрации обоих легирующих компонентов.

3. Введение в газовую смесь SiF4—Н2 легирующих компонентов (РН3 дли PF$) дает возможность получать мк-Si :F:H в тех же условиях, в которых нелегированные пленки остаются аморфными.

Металлические магнитотвердые материалы — это легированные стали, специальные сплавы на основе железа, алюминия, никеля и легирующих компонентов (кобальт, кремний).

Деление магнитных материалов на магнито-мяпсие и магнитотвердые не дает полного представления о их магнитных свойствах, чувствительности к различным воздействиям, возможности использования для конкретных целей. Обычно с понятием чувствительности свойств магнитных материалов к различного рода воздействиям связывают представления о факторах, которые оказывают на них отрицательное влияние. Наиболее существенным в этом плане является химический состав материала (процентное содержание легирующих компонентов или наличие примесей). Так, например, в железо-никелевых сплавах различная доля присадки никеля ведет к изменению намагниченности насыщения, равному 75% насыщения чистого железа ( 17.4). Изменяются также температура Кюри 0, константы магнитострикции и анизотропии, магнитная проницаемость, остаточная индукция, коэрцитивная сила, потери на гистерезис. Это открывает большие возможности для получения материалов с требуемыми свойствами.

Влияние легирующих компонентов на поверхностное натяжение расплава находится в зависимости от соотношения атомных объемов растворенного элемента и растворителя: чем больше размер атома вводимого элемента, тем сильнее он снижает поверхностное натя-

В настоящее время среди американских легководных реакторов около GO % составляют реакторы P\VR 'и 40 % — BWR. Оба эти типа, как уже отмечалось, имеют отрицательным коэффициент реактивности. В реакторах B\\'R существуют проб темы, связанные с использованием пара (удаление влажности, радиоактивность). Для реакторов PWR требуется более сложная н более дорогая герметизирующая оболичка. но зато они имеют более высокую удельную мощность (тепловую) и соответственно лучшее использование'топлива. В некоторых странах действуют газоох-лаждаемые реакторы (HTGR). В США технология охлаждения газом была разработана н опробпрована ка небольшом реакторе мощностью 40 МВт. установленном на блоке N° 1 АЭС Пич BOTTOM. Этот реактор был выведен из эксплуатации после почти восьмилетней успешной работы. Более мощный газоохлаж-даемый реактор (ЗЗО .МВт) на АЭС Форт-Сент-

У газоохлаждаемых реакторов есть также и недостатки. Гелиевый теплоноситель должен прокачиваться при очень высокой скорости, около 60 м/с, поскольку для отвода теплоты требуются довольно большие его объемы, около 28,5 м3/МВт (эл.). При внеплановой остановке эксплуатационных центробежных газо-дувок возникает необходимость прокачки теплоносителя с помощью резервных (аварийных) газодувок, с тем чтобы поддержать температуру твэлов ниже их точки плавления. Естественно, что эти же самые проблемы существуют и для легководных реакторов.

Выбор пал на использование для реакто- -ров БН в качестве топлива окислов. Многолетний опыт эксплуатации окислов в качестве топлива для легководных реакторов показал, что хотя они и не лишены недостатков, они все же не подвергаются радиальному распуханию и имеют более высокую точку плавления, что в какой-то степени компенсирует их более низкую теплопроводность. Следует тем не менее отметить, что содержащийся в окисном топливе кислород, выполняя роль замедлителя, как бы «смягчает» нейтронный спектр

При проектировании реактора БН, как и легководных реакторов, одной из основных проблем является зависимость реактивности от температуры. Очевидно, что для безопасной эксплуатации dp/dT должно быть отрицательным. Эта проблема была интенсивно изучена только для реакторов-размножителей на быстрых нейтронах с жидким натрием в качестве теплоносителя. В реакторах этого типа главная проблема состоит в возникновении пузырей, образующихся в натрии из-за его кипения, или даже обшей потере натрия вследствие аварии. Из-за образования пузырей в натрии ужесточается спектр нейтронов в результате эффекта снижения замедления внутри пузырей и увеличиваются утечки из активной зоны реактора из-за снижения эффекта рассеяния в пузырях.

примесей на месте упрощается одна из основных проблем современных легководных реакторов, т. е. транспортировка на регенерацию отработавших, а следовательно, высоко радиоактивных твэлов.

Испытания утечки теплоносителя были неудовлетворительны из-за несопоставимости результатов. Поскольку реактор для испытаний с утечкой теплоносителя значительно меньше современных легководных реакторов, неясно, есть лн смысл проводить их сравнения. Из-за этих различий исследование, проведенное обществом American Physical Society, предполагает, что результаты испытания с утечкой теплоносителя не могут быть использованы для принятия машинных кодов, применяемых при оценке системы аварийного охлаждения реактора. Они, однако, могут проводиться для исследования довольно большого числа явлений, которые имеют место во время аварий с потерей теплоносителя. Следует заметить, что реактор для проведения испытаний с утечкой теплоносителя имитирует только реакторы с водой под давлением (PWR),a проведение аналогичных испытаний для реакторов на кипящей воде (типа BWR) еще даже не предусмотрено.

Для легководных реакторов, применяемых в США, необходимо топливо с обогащением до 3 % по 235U по сравнению с 0,71 % его содержания в природном уране. Химические ре--акции слишком малочувствительны к атомной массе реагируемых элементов. Поэтому они не могут быть использованы в процессе обогащения изотопом 235U.

если будет увеличиваться выработка электроэнергии на геотермальных электростанциях, темпы роста объема сбросной теплоты будут более высокими по сравнению с темпами увеличения производства электроэнергии. Обусловлено это тем, что КПД АЭС и ГеоТЭС ниже, чем ТЭС на органическом топливе. За последние годы термический КПД ТЭС увеличился, однако в дальнейшем он вряд ли превысит достигнутый в настоящее время уровень, составляющий примерно 40%. Несомненно также, что и КПД современного поколения легководных реакторов нельзя будет увеличить.

Использование легководных реакторов на АЭС должно постепенно подойти к пределу, определяемому наличием природного! урана и мощностями по его добыче и обогащению. Разведанные запасы и геологические ресурсы урана в США оцениваются в 1,6 млн. т при стоимости добычи до 65 долл/кг, включая доставку, и 2,2 млн. т при стоимости добычи

Препятствия, мешающие быстрому внедрению реакторов БН, в своей основе не являются техническими, а проистекают скорее из проблем, с которыми сталкивается ядерная энергетика в целом. Сюда относятся вопросы, связанные с нераспространением ядерного оружия, безопасностью реакторов и развитием требуемых для ядерного топливного цикла производственных мощностей. Общественное беспокойство1 по поводу транспортировки и обращения с плутонием сосредоточилось на бридерной технологии, поскольку требования по безопасности в обращении с плутонием на порядок выше, чем с урановым топливом для легководных реакторов.

Таблица 5.5. Содержание актиноидов, г/т, в отработавшем топливе легководных реакторов иа тепловых нейтронах и реакторов-размножителей иа быстрых нейтронах при большой глубине выгорания