Radioizotópok az üzemanyagban és a hőtıvízben. Atomerımővek BMETE80AE05 Radioizotópok az... 1

Radioizotópok az üzemanyagban és a hőtıvízben

Atomerımővek BMETE80AE05

Radioizotópok az ....

1

Tartalomjegyzék Radioizotópok friss üzemanyagban Radioizotópok besugárzott üzemanyagban hasadási termékek transzurán elemek Az üzemanyag szerkezete: rim réteg, győrős szerkezet, gázbuborékok... Radioizotópok kémiai formái és viselkedése üzemanyag pasztilla burkolat alatti rés burkolat Atomerımővek BMETE80AE05


2

A friss üzemanyag elemösszetétele (g/kg) Izotóp

Természetes U

3.5% 235U

3.1% MOX

0.06 7.2

0.4 35

0.05 6.8

992.8

965

949 0.6 27.5

232U 234U 235U 236U 238U 238Pu 239Pu 240Pu

10.7 3.5

241Pu Atomerımővek BMETE80AE05

3.8% repr. U 0.00001 0.7 38 10 951


3

A kiégett üzemanyag elemösszetétele aktinidák elemösszetétele 4% 235U

MOX



4

Hımérsékleteloszlás különbözı üzemanyag tablettákban stacionárius üzem közben



5

UO2 és Zr hıvezetı képességének összehasonlitása



6

4% 235U

Hasadási termékek elemösszetétele

A hasadási termékek mennyisége a kiégéssel kb. lineárisan nı (5% 50 MWd/kg-nál) (HM = heavy metal)



7

Üzemanyag szerkezetének és összetételének változása a kiégés során Ami változik: kémiai, radiokémiai összetétel kristályszerkezet, fajlagos felület porozitás, szemcseméret, sőrőség Elemzési módszerek: gázmintavétel - MS gamma scanning/pásztázás autoradiográfia: izotópok eloszlásának meghatározása roncsolásmentes elemzések: XRF mikroanalízis, SIMS, gamma-, Auger-, Raman spektroszkópia roncsolásos elemzés: MS, alfa-spekrometria Atomerımővek BMETE80AE05


8

Fém-hidridek Fém + hidrogén Ionos hidridek: LiH, CaH2, BaH2, CsH, ... kristályos anyagok, vízben hidrolízis:

CaH2 + 2 H2O = Ca(OH)2 + 2 H2 , hidrogén-forrás (LiH),

szupravezetı alapanyag. Kovalens hidridek: nem-fémekkel, félfémekkel, HCl, H2S, NH3, CH4, AsH3, B2H6, Zr(BH4)4,... Interszticiális hidridek: az ötvözetekhez hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, a legtöbb átmeneti elemmel létrejönnek. H a fématomok közötti térben. Hidrogén tárolása: PdHx, Hidrogéntartalom növekedése: oldott hidrogén hidridkristályok képzıdése elsırendő fázisátalakulás méretváltozás + nukleáció Atomerımővek BMETE80AE05


9

Főtıelemek és a tabletták szerkezete Axiális izotópeloszlás a főtıelem rúd mentén PWR: gammapásztázás egyenletes eloszlás, távtartóknál, pasztillahatáron aktivitás csökkenése BWR: aktivitáscsökkenés a rúd mentén a szabályozó rudak helyzetének megfelelıen Pasztilla szerkezet, radiális izotópeloszlás: repedések „rim” réteg a pasztilla szélén: kristályok, zárványok, gáz belsı rétegek: győrős elrendezıdés (eredeti szerkezet) gázbuborékok a szemcsehatárokon Pu felhalmozódás a rim-ben (Pu keletkezés epiterm n hatására) FP migráció termikus gradiens hatására (∆t=1000-1500 oC) Rim-ben nagyobb Zr, Nd, Cs … konc. és kisebb nemesgáz konc.



10

Üzemanyag pasztilla felületének SEM felvétele (SEM = Scanning Electron Microscope)

Journal of Nuclear Materials 288, 20-28, 2001.

Besugárzás elıtt

90 GWd/t kiégettség után Atomerımővek BMETE80AE05


11

Üzemanyag pasztillákban lejátszódó fizikai-kémiai folyamatok (SEM) Oxid réteg Hidrát szegély Felületi sérülés a hidrátos szegélyben (rim)


Törés


Felületi sérülés a hidrátos szegélyben (rim)

12

SEM felvétel egy erısen kiégetett üzemanyag pasztilla szegélyezı rétege (rim) szerkezetérıl (97.8 MWd/kgHM) Epitermikus neutronok nagy rezonancia-abszorpciója 238U-ban a rim zónában nagyobb mennyiségő 239Pu

keletkezik (self-shielding

effect). A lokális burn-up: 210 MWd/kgHM. Eredeti szemcseméret ≈ 10µm UO2 Kiégés után mikrométer alatt mérető Nature Materials 7, 683 – 685, 2008. Atomerımővek BMETE80AE05

szemcsék megjelenése.


13

Hidridizáció folyamata a főtıelem-burkolaton. Oxidréteg A radiális irányú hidrid-fonalak

Főtıelem tabletta Hózer Zoltán, A főtıelem szivárgás modellezése, PhD tézisek, KFKI AEKI, 2003. Atomerımővek BMETE80AE05


14

Sérült főtıelem Burkolatsérülésen keresztül a tabletta felületének egy része távozik a hőtıközegbe. A hiányzó térfogat jellemzı méretei: 2.0 mm hosszúság és 0.15 mm mélység.

Burkolat ≈ 2mm

Főtıelem tabletta Hózer Zoltán, A főtıelem szivárgás modellezése, PhD tézisek, KFKI AEKI, 2003. Atomerımővek BMETE80AE05


15

Hidridizáció folyamata során keletkezı repedések a pasztillában Atomerımővek BMETE80AE05


16

főtıelem rúd hossza mentén

Gamma intenzitás

Axiális izotóp-eloszlás a

Távolság (mm)

Xenon radiális eloszlása a pasztillában Atomerımővek BMETE80AE05


17

A hidridképzıdés lehetséges okai: urán-dioxid tabletták hidrogéntartalmú szennyezettsége, főtıelemrúd viztartalma szerves anyagok

Homogén hidrogénfelvétel általában nem okoz mechanikai sérülést. Inhomogén mechanikai feszültségeloszlás, alacsonyabb hımérséklető tartományok lokális hidrogénfelvétel intenzív hidridképzıdés Atomerımővek BMETE80AE05


18

A hidrogén beépülése a fémszerkezetbe rideggé teszi a Zr-t és repedéseket idéz elı. A hidrid-szemcsék elhelyezkedése a burkolatban merıleges a feszültségre és ez napkitöréshez hasonlító képzıdményt hoz létre.

A hidridképzıdés megakadályozása: porozitás csökkentése az UO2 tablettákban speciális szárítás eljárással a víztartalom csökkentése a tablettákban, a burkolatban és a főtıelem rúdak egyéb részegységeiben. Atomerımővek BMETE80AE05


19

A távtartó rács és burkolat érintkezési pontjai VVER-440 főtıelemeken.

Főtıelemek szokásos felülete

Távtartó rácsok rezgésébıl származó kopás

Hózer Zoltán, A főtıelem szivárgás modellezése, PhD tézisek, KFKI AEKI, 2003. Atomerımővek BMETE80AE05


20

Hasadási termékek koncentrációja és a reaktor-teljesítmény kapcsolata



21

Milyen folyamatok játszódnak le a szilárd fázisban a reaktor mőködése során? Képzıdött izotópok: FP = fission products, AP = activation products, forró atomok (recoil) termalizálódnak. A FP átlagos úthossza: 10 µm egyik elemi cellából átjuthat másikba. Elhelyezkedésük: - a cellarácsban elhasadt U helyén vagy egy ponthibában - intersticiálisan hibahely keletkezése révén, - kivált fázisban vagy szemcsék határfelületén



22

Milyen folyamatok játszódnak le a szilárd fázisban a reaktor mőködése során? A hibahelyek elhelyezkedése: a mátrixból kivált fázisban vagy szemcsék határfelületén újonnan képzıdött fázisban keramikus fázis: U, Pu, Ba, Sr, Cs, Zr, Mo, Ln ha a keletkezı FP mennyisége nagyobb mint az oldhatósági koncentráció az UO2ben fémes fázis: Mo, Tc, Ru, Rh, Pd kicsi szemcsék (1um) még nagy kiégésnél is van elég hely a FP-k számára, ha az atomsugár megfelelı mérető. jelentısen eltérı atom illetve ionmérető FP-k: Kr, Xe, Rb, Cs és Rb+, Cs+, I-, I Atomerımővek BMETE80AE05


23

Tipikus kristályforma UO2-ben

FP az UO2 kristályrácsban

U nem kristályos alkotók: nemesgázok és illékony FP (Kr, Xe, Br, I) az UO2-ban „oldott” FP (rácsban) (Ln, Y…) Fémes fázist képezı FP: Ru, Rh, Pd

O hibahely

oxid fázisként kiváló FP: Rb, Cs, Sr, Ba, Zr, Nb, Mo a viselkedés koncentráció függı Atomerımővek BMETE80AE05


24

FP-ek eloszlása az üzemanyagban általában inhomogén Az inhomogenitás okai: - a rim rétegbıl a recoil energia hatására kilökıdnek forró FP-ek (hatótávolságuk 5-10 um) - migráció az üzemanyagban a termikus gradiens hatására - nagy FP koncentrációknál több FP csapódik ki az UO2 mátrixból Azok a FP-k nem szivárognak az üzemanyagból, amelyeknek - a kristályrácsba illeszkedı a mérete, - viszonylag nagy a töltése. Azok a FP-k jelentısen szivárognak, melyeknek - nincs töltésük, vagy kicsi az ion töltése, - az atomok, ionok mérete túl nagy a rácshoz képest, - koncentrációjuk nagy (nagy kiégés következtében). Atomerımővek BMETE80AE05


25

Radionuklidok viselkedése az üzemanyagban: hasadási nemesgázok Kr, Xe Fizikai tulajdonságok dominálnak: diffúzió, migráció az összes FP 15 %-a Pl.: 1 FE rúdban 1,5 kg UO2, ha a kiégés 26MWd/kg 6,5g Kr+Xe, 1100 ncm3, ennek 90%-a Xe nagymérető atomok, kis oldhatóság az UO2-ben gázbuborékok képzıdése cellában és szemcsehatáron



26

Radionuklidok viselkedése az üzemanyagban: hasadási nemesgázok Radiális migráció a pasztillában: sztochasztikus folyamat T > 1500 oC esetén jelentıs termikus gradiens és nagyobb hıteljesítmény esetén a pasztilla széle felé nı a koncentráció migráció a szemcse belsejébıl a gáztérbe a repedéseken át meghatározó paraméter a lineáris hıteljesítmény és a hımérséklet:

<200W/cm 1% 200 < p < 250 W/cm 4-10%

•

A migrációs folyamatok függnek a kiégés mértékétıl is



27

Radionuklidok viselkedése az üzemanyagban: hasadási nemesgázok Radiális migráció a pasztillában: tranziens folyamatok a reaktorban nı a hımérséklet nı a szivárgás mértéke a hőtıvízben kevesebb a rövid felezési idejő izotóp diffúzió nı az O:U arány növekedésével akár 4 nagyságrendet főtıelem lyukadása



28

Halogének és alkáli fémek Illékony FP: I, Cs, Br, Rb UO2-ban együtt mozog a Cs+ és a Ihımérséklet és kiégés növelésével nı a I és Cs szivárgás a pasztillából - kezdeti gyors migráció a szemcsefelületekrıl - további lassabb migráció a szemcsék belsejébıl Ha <200W/cm és < 35MWd/kg: nincs radiális Cs és I migrálás Ha >350W/cm: jelentıs Cs és I koncentráció növekedés a perem irányába Ok: a migráció és/vagy nagyobb hasadási sebesség a rim-ben (több Pu képzıdése) Atomerımővek BMETE80AE05


29

134Cs

és 137Cs migrációja

következtében kialakult radiális eloszlásprofil

Kiégettség 22.9 MWd/kg HM U 48.3 MWd/kg HM U



30

Magasabb oxidációs állapottal rendelkezı hasadási termékek Nincs termikus migráció! Alkáli földfémek, földfémek, lantanidák Stabil oxidok, kettıs oxidok UO2-vel, BaO nem oldódik UO2-ben, SrO oldódik UO2-ben Könnyő platina fémek Ru, Rh, Pd Elemi fémek, fémes kiválás Mo/MoO2 arány változása Te: Komplex viselkedés: fémes kiválásban, oxid kiválásban, atomi formában az UO2-ben Zr: egyenletes eloszlásban Zr(IV)-ként Tc: fémként UO2-ben, TcO2-ként UO2+x-ben Atomerımővek BMETE80AE05


31

Transzurán izotópok A rim rétegben dúsul a Pu és a belıle képzıdı aktinidák. 239Pu epitermikus neutronok rezonancia-abszorpciójában képzıdik

238U(n,γ)239U 239U

→ 239Np → 239Pu

forró atom: Ekin=52 eV

U-O kötés E-ja = 7,9eV kötésfelhasadás Termodinamikailag stabil kettıs oxidok képzıdnek: NpO2, PuO2, Az eredeti helyükön maradnak Transzuránok termikus migrációja nem jelentıs. Visszalökıdés révén aktinidák kerülhetnek a burkolat résébe, de ez nem jelentıs. Atomerımővek BMETE80AE05


32

Trícium és 14C 3H:

Hasadás során keletkezik 0,01% hozammal. Ép burkolaton át is a hőtıvízbe kerülhet. Nagyobb lineáris hıteljesítmény esetében nagyobb hányad jut ki az üzemanyagból a Zr burkolatba: ha <600W/cm, akkor 20-80% 3H marad az üzemanyagban Migráció termikus gradiens hatására: lassú 14C: 17O(n,α)14C, 14N(n,p)14C,

hasadás (y=0,00017%), 13C(n,γ)14C

Az elsı 2 forrás egyforma jelentıségő. Nincs migráció. Atomerımővek BMETE80AE05


33

Radioizotópok kémiai formái és viselkedése a főtıelem burkolatán lévı résben Radioizotópok eredete a résben: - „recoil” hatásra a FP izotópok a résbe lökıdnek I és Cs: burkolat belsı felületén az összes mennyiség ≈ 0,5% ha P>300W/cm (tranziens üzem) 15%-nál több lehet - „knock-out” hatásra a FP izotópok az U-t a résbe lökik (rövid T1/2 mellett elhanyagolható) - diffúzió termikus gradiens hatására: ez csak nemesgázoknál jelentıs: kb. 1%-a a teljes mennyiségnek a Cs és a I többsége a Zr burkolat belsı felületén található.



34

Radioizotópok kémiai formái és viselkedése a főtıelem burkolatában A burkolat jellemzıi: 290-320 kg Zr ötvözet/t HM Belsı felületen vékony (25µm) Zr oxid réteg: oxigén az UO2-bıl származik, tartalmaz visszalökött FP-okat is. Külsı felületen vastagabb oxid réteg: Zr+H2O reakció PWR: max. 60-100 µm a fölsı harmadon BWR: néhány µm (+lokálisan 100 m réteg) Radioizotópok a burkolatban: Zirkaloy (Zr, Sn, Cr. Fe. Ni): 95Zr(95Nb): 500 MBq/g 124Sn(n,γ)125Sn → 125Sb: 5 MBq/g 60Co: Zr nyomszennyezıjébıl: 1-15 MBq/g U szennyezıbıl: 239Pu: 20-100 Bq/g Atomerımővek BMETE80AE05


35

Radioizotópok kémiai formái és viselkedése a főtıelem burkolatában

„recoil” FP részek az üzemanyagból: csökkenı koncentráció-profillal 85Kr:

speciális profillal

14C:

kémiai formája ismeretlen, nem migrál, crudban halmozódik

3H:

50-60%-a a hasadvány 3H-nak a Zr ötvözetben van radiális 3H eloszlás homogén kémiai formája: ZrHx, az acélburkolat átengedi a 3H-ot, a Zr visszatartja

Inaktív komponens: H2O + Zr→H2 + ZrOx, H2/Zr: 100-500 ppm



36

Radioizotópok a zóna egyéb szerkezeti anyagaiban Nem általánosítható, egyediek a szerkezeti anyagok, változik a fluxus. Távtartók: PWR/BWR: 30-40 MWd/kg Inconel: MBq/g Zircaloy: MBq/g 55Fe 1000-3000 100 63Ni 1000-3000 60Co 1000-3000 59Ni 54Mn 94Nb 4 125Sb 100



37

Radioizotópok a zóna egyéb szerkezeti anyagaiban Kazettavég: rozsdamentes acél 60Co 300-500 51Cr 100 Egyéb: zónatartó kosár, tartály, neutronforrás(124Sb), szabályozórudak(110mAg…, B → 3H) általában acél, rozsdamentes acél burkolat és ennek az aktiválási termékei



38

Radioizotópok a hőtıvízben Forrásai: • Hőtıvíz, adalékok és szennyezık aktiválási termékei • Hasadási termékek, üzemanyag aktiválási termékei • Aktivált korróziós termékek Jelentısége: Üzemeltetés Radioaktivitás, radiotoxicitás Dózisteljesítmény az üzemi területen Környezeti hatás Speciális vizsgálatok: Primer és szekunder kör közti szivárgás mérése Főtıelemek inhermetikusságának vizsgálata Primer köri korróziós és aktivitás képzıdési folyamatok vizsgálata Atomerımővek BMETE80AE05


39

A hőtıvíz, az adalékok és a szennyezık aktiválási termékei Átlagosan a keringési idı 10%-ban van a zónában (neutron térben) 16N 13N 18F 3H 14C 41Ar 35S 32P 42K 24Na



40

16N:

7 sec, béta, gamma (5, 7 MeV) 13N: 10 min, béta+ Képzıdés: 16O(n,p)16N üzemelés alatt dominál 16O(p,alfa)13N forró N atomok: Ekin≈0,4 MeV Kémiai formái: gyök reagál radiolízis termékekkel. Pl. PWR hőtıvíz: NO NO2NO3- NH4+ NH2OH N2 (1% 9% 25% 10% 30% 16%) Az arányok a vízkémiától függnek: reduktív közegben nı az NH4+ aránya, ami illékony NH3-ként nagyobb gázkibocsátást jelent a környezetbe. PWR-ben kb.5x több N kerül a gızbe, mint BWR-ben. H2 adagolásra nı a gız N aktivitása (>80%). Megkötıdés anion illetve kationcserélı gyantán. Atomerımővek BMETE80AE05


41

18F

110 min, béta+ (511 keV gamma)

Képzıdés 18O(p,n)18F fi=0,2% n+1H Kémiai formája: F- anion, illékony „H2O.F” BWR-ben kb. 90% a gızbe kerül és 80% kondenzálódik. PWR hőtıvíz: kb. 500000 Bq/kg Környezeti hatás kicsi.



42

3H

12 év, béta-: 18 keV

Képzıdése: 2H(n,γ)3H 6Li(n ,a)3H σ = 6·10-22 cm2 th 10B(n,2a)3H PWR: kb. 10 MBq/kg 7Li(n ,na)3H σ=8,5E-26 cm2 f 10B(n,a)7Li(n,na)3H 11B(n,9Be)3H Hasadás, diffúzió FE-bıl + szabályozó rúdból (B) fıleg acélburkolaton keresztül. Kibocsátás: kicsi a kozmikus 14N(n,t)12C és a légköri robbantás eredető 3H-hoz képest Hőtıvíz: PWR (VVER) hőtıvíz: 10-30 MBq/kg BWR hőtıvíz: ≈ 0,1 MBq/kg Víztisztítás: elektrolízis vagy izotópcsere víz/D2 közöt, majd kriogén H2/D2 desztilláció Atomerımővek BMETE80AE05


43

14C 5730 év, béta-bomló Képzıdése: 17O(n,a)14C fi = 0,037 % 17O, σ = 2.4E-25 cm2 90% 14N(n,p)14C (σ = 1.8·10-24 cm2, 50 ppm oldott N2: összemérhetı) 13C(n,g)14C 0% Kémiai formái: CO2, CO, CH4…szerves, CO és a szerves illékonyabb Hőtıvíz: 200-800 Bq/kg, PWR:CO2 60-70%, BWR: CO2 kb. 100% PWR redukáló közegében több a szerves és a CO. A hőtıvízben levı mennyiség csak 0,01-0,06%-a a Földön évente képzıdı 14C mennyiségnek. Kibocsátás: légkörbe ≈ 95%, folyékony és szilárd hulladék ≈ 5% légköri robbantásból és a kozmogén eredethez képest kevés PWR: szerves 80%, BWR: CO2 kb. 100% Ioncserélı gyanta: karbonát anionként köti az éves képzıdött mennyiség 1-3% kerül a gyantákra Atomerımővek BMETE80AE05


44

Hasadási termékek és az üzemanyag aktiválási termékei Nemesgáz izotópok Jód izotópok Cézium izotópok Nem illékony hasadási termékek Urán aktiválási termékei – transzurán izotópok



45

Nemesgáz izotópok •

133Xe, 135Xe, 85mKr, 87Kr, 88Kr

Rövid felezési idı Béta-, gamma FE meghibásodás Késleltetett kibocsátás- aktívszén •

85Kr

Hosszú felezési idı BétaTárolás gáztartályban



46

Jódizotópok 131I, 133I, 135I, 132I

(132Te),

134I

Béta-, gamma FE állapot jellemzése 129I

105 év Béta- (gamma) 127I: késı neutron Kémiai forma: PWR: Jodid, jód, jodát/perjodát, szerves jód >96% Tranziens alatt több I2 Primerköri gyanta: 100% jodid megkötés Jód kibocsátás alacsony



47

Cs izotópok és aktinidák • •

137Cs

hasadási termék: 30 év 134Cs: 133Cs(n,g)134Cs stabil ill. 2 év hasadási termék • 135Cs(n,g)136Cs 2·105 év ill. 13 nap Kiégés: 138Cs • 138Xe 33 perc Kémiai forma: Cs+ kation Nincs a lerakódásokban Kation-cserélı rossz hatásfokú



48

Egyéb hasadási termékek és aktinidák 95Zr/95Nb, 99Mo/99Tc,

Sr izotópok, Ru és Ce izotópok…

Pu, Am, Cm izotópok … Nem illékonyak, nem mobilisak Erózió vagy kioldódás az UO2-ból Lerakódások korróziós termékekkel együtt Részecske forma a primer vízben



49

Főtıelemek inhermetikussága Inhermetikusság: hasadási és FE aktiválási termékek szivárgása Mikrohiba: illékony hasadási termék szivárgása Makrohiba: üzemanyag-hőtıvíz kontaktus Meghatározás: – Urán szennyezés/felületi szennyezés – Nincs éles határ a 2 hibatípus között – Kis hiba hatása is jelentıs:

ponthiba: 5-10 mm lyuk ≈ 1 g U 20-50 mm repedés FE törés

< mg U 10 g U > 50g U

- Több 10000 FE van a zónában, együttes hatás

On-line elemzés: vízmintában mérhetı néhány izotóp alapján: nemesgáz-izotópok - BWR jód izotópok - PWR Atomerımővek BMETE80AE05


50

FE sérülések fajtái • A Zr hidridizációja – üzemanyag nedvességtartalma miatt, • „PCI – pellet/cladding interaction” – teljesítmény változása során Zr bélés a Zr ötvözetben, • „CILC – crud induced local corrosion”, • Gyártási hibák (hegesztés) • „fretting corrosion”- mechanikai hatásra bekövetkezı lokális korrózió, Meghibásodási statisztika Paks: 0,006% Legkorszerőbb erımővek/üzemanyagok/üzemeltetési technológiák: 0,001% Atomerımővek BMETE80AE05


51

FE vizsgálati módszerek – – –

– – – –

– – –

On-line vizsgálatok primervíz elemzésével stabil reaktorüzemben tranziensek alatt Következtetések: sérülés bekövetkezése hiba típusa (sérülés mérete) hibás elemek száma felületi szennyezettség Lokalizálás kazetták egyedi azonosítása „sipping” berendezések off-line vizsgálatok



52

On-line vizsgálatok, a szivárgás mechanizmusa Burkolat sérülése He töltıgáz szökése Vízgız beáramlása UO2 oxidálása UO2+x Hıvezetés romlása hımérséklet emelkedés a pasztillában Nemesgázok diffúziós együtthatója nı (kb. 1000-szeres), jódok diffúziója nı (10x) I- oxidációja illékony I2-dá (O2 a vízgız radiolízisébıl) Migráció a burkolat alatti résbe (I: 2-5%) Szivárgás a hőtıvízbe Atomerımővek BMETE80AE05


53

A szivárgási folyamat modellezése „Release to birth ratio” – R/B B = hasadási termékek keletkezési sebessége az üzemanyagban R = hasadási termékek relatív kibocsátási sebessége az üzemanyagból a hıhordozóba F = hasadási sebesség (atom/s),

F = 3.12 ⋅1010 Pth

Pth= termikus teljesítmény (W), B = aktivitás keletkezési sebessége (Bq/s),

B = 3.12 ⋅1010 yPth λ

λ = bomlási állandó Y = hasadási hozam

dN = r − λN − β N dt


⇒


R = aV (λ + β )

54

R/B (l) függvény-vizsgálatok Visszalökıdési modell Feltételezik, hogy a hasadási termékek az üzemanyagból közvetlenül -visszalökıdés révén- a hőtıközegbe kerülnek: R/B nem függ λ-tól Egyensúlyi modell (egyensúly az üzemanyagban) A modellben az adott izotóp kibocsátási sebessége arányos az izotóp atomok mennyiségével a főtıelemben: ri=νiNi

Ri lg = lg ν − lg( λi + ν ) Bi Diffúziós modell (diffúzió az üzemanyagban)



55

R/B függvény jód izotópokra 2001/01/08

Jód izotópok R/B aránya

1E-4

1E-5

1E-6 1E-6

1E-5

1E-4

Bomlási állandó [1/s]



56

Inhermetikussági modellezés Szivárgási modell kiválasztása Szivárgási állandók számítása (R/B) Hiba típusának megadása (131I/133I T1/2 = 20.8 h) Hibás főtıelemek számának becslése a standard hibához tartozó radioaktív szivárgás alapján (131I T1/2 = 8.0 d) Felületi szennyezettség számítása (134I T1/2 = 52.5 m)



57

Egyéb izotópok a FE állapot értékelésében 239Np

aktinidák a nem illékony izotópok, csak makrohibákat jeleznek lerakódásokban halmozódnak föl lokalizálás kiégési szint meghatározásával - „flux tilting” -

137Cs/134Cs

-

238Pu/239,240Pu

arány tranziens alatt


arány


58

Sipping vizsgálatok egyedi vagy csoportos kazetta vizsgálat álló reaktorban mesterséges tranziens elıidézése: hımérséklet, nyomás 131I

és 137Cs ill. nemesgáz elemzés

statisztikai értékelés fajtái: nedves, száraz egyedi, csoportos



59

Radioizotópok az üzemanyagban és a hőtıvízben. Atomerımővek BMETE80AE05 Radioizotópok az... 1

Recommend Documents