Топливо и материалы ядерной техники

УТВЕРЖДАЮ
Проректор-директор ЭНИН
_________ Ю.С. Боровиков
"__"__________2010 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
ТОПЛИВО И МАТЕРИАЛЫ ЯДЕРНОЙ ТЕХНИКИ
НАПРАВЛЕНИЕ ООП : 141403 - Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг
ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ : Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): Дипломированный специалист
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА : 2011 г.
КУРС : 4 СЕМЕСТР : 7
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ : 3
ПРЕРЕКВИЗИТЫ : Материаловедение, Теория переноса нейтронов, Тепломассообмен
в энергетическом оборудовании.
КОРЕКВИЗИТЫ : Физика ядерных реакторов, Ядерные энергетические реакторы,
Принципы обеспечения безопасности на АЭС.
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
Лекции
27 час.
Лабораторные занятия
27 час.
Практические занятия
18 час.
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
72 час.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 54 час.
ИТОГО
126 час.
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ
очная
ВИД ИТОГОВОЙ АТТЕСТАЦИИ экзамен в 7 семестре
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ: кафедра атомных и тепловых
электростанций (АТЭС)
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ
Матвеев А.С.
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП
Беляев Л.А.
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
Губин В.Е.
2011 г.
Цели освоения дисциплины
1.
В результате освоения данной дисциплины студент приобретает знания, умения и навыки, обеспечивающие достижение целей Ц2, Ц3 и Ц5 основной образовательной программы «Атомные станции: проектирование,
эксплуатация и инжиниринг».
Дисциплина нацелена на подготовку студентов к:
научно-исследовательской деятельности:
изучение и анализ научно-технической информации, отечественного и
зарубежного опыта в области проектирования и эксплуатации ядерных энергетических установок, материалов, оборудования, технологических систем,
систем контроля, управления и диагностики; исследования в области обеспечения надежной, безопасной и эффективной эксплуатации атомных объектов;
проектной деятельности:
формулирование целей проекта, выбор критериев и показателей, построение структуры их взаимосвязей; разработка технических требований и заданий на разработку и создание компонентов атомных станций и других ядерных энергетических установок;
разработка проектов элементов оборудования, технологических систем,
систем контроля и управления в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования, использование в разработке технических проектов новых информационных технологий;
разработка проектной и рабочей технической документации, оформление законченных проектно-конструкторских работ.
Место дисциплины в структуре ООП
2.
Дисциплина «Топливо и материалы ядерной техники» относится к
циклу профессиональных дисциплин по выбору студента (С3.В1).
Материал курса основывается на знаниях, полученных студентами
при изучении курсов «Материаловедение», «Теория переноса нейтронов»,
«Тепломассообмен в энергетическом оборудовании».
Изучение данной дисциплины позволяет студентам применять полученные знания при выполнении курсовых и дипломных проектов, при изучении дисциплин «Физика ядерных реакторов», «Ядерные энергетические реакторы», «Принципы обеспечения безопасности на АЭС» и в будущей профессиональной деятельности.
Результаты освоения дисциплины
3.
После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания,
умения и опыт, соответствующие результатам основной образовательной
2
программы: Р5, Р9, Р10, Р12, Р14, Р17*. Соответствие результатов освоения
дисциплины «Топливо и материалы ядерной техники» формируемым компетенциям ООП представлено в таблице.
Формируемые
компетенции в
соответствии с
ООП*
З.5.2, З.9.1,
З.10.4, З.12.2,
З.12.3, З.12.11,
З.12.13, З.14.1,
З.14.2, З.15.1.
У.5.1, У.5.2,
У.9.1, У.10.4,
У.12.2, У.12.9,
У.12.10,
У.14.1, У.14.3,
У.15.1, У.15.2.
В.5.2, В.9.1,
В.10.4, В.12.1,
В.12.4, В.12.5,
Результаты освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен знать:
Научные основы организации труда; роль АС в энергоснабжении
страны и мира, перспективы развития атомной энергетики; методы математического и физического моделирования режимов,
процессов, состояний объектов; требования к техническим изображениям на этапах проектирования, стандартов и правил построения и чтения чертежей и схем; современные средства машинной
графики и автоматизированного проектирования объектов и элементов оборудования; особенности тепловых схем и технологического оборудования АС с разными типами реакторов; комплексные критерии результативности и эффективности технических
решений; основы технико-экономического обоснования проектных разработок систем и оборудования АС и ядерных энергетических установок; современные методы проектирования; требования к проектной и рабочей технической документации.
В результате освоения дисциплины магистрант должен уметь:
Самостоятельно применять методы и средства познания, обучения и самоконтроля; критически оценивать свои достоинства и
недостатки с необходимыми выводами, оценивать результаты
своей деятельности; обоснованно представлять преимущества
атомной энергетики; выбирать оптимальные рабочие циклы энергетических установок; использовать средства вычислительной
техники и численные методы для решения задач прикладной физики; пользоваться методами инженерного проектирования при
решении комплексных и инновационных инженерных задач; выявлять достоинства и недостатки известных технических решений
и решений инновационных задач, находить пути устранения недостатков; проводить предварительное технико-экономическое
обоснование проектных решений; выполнять инновационные инженерные проекты с применением базовых и специальных знаний, современных методов проектирования для достижения оптимальных результатов с учетом принципов и средств обеспечения ядерной и радиационной безопасности; разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию; оформлять проектно-конструкторские работы в области проектирования АС.
В результате освоения дисциплины магистрант должен владеть:
Организацией своего труда на научной основе; решением уни3
В.12.6, В.14.1,
В.15.1.
кальных задач в области проектирования и эксплуатации АС;
навыками расчета тепловой эффективности рабочих циклов энергетического оборудования; использованием методов автоматизированного проектирования; использованием справочного аппарата выбора требуемых материалов для конкретных технических
устройств; использованием методов расчета тепловых схем и технико-экономической эффективности АС; оценкой конкурентных
преимуществ инженерных решений; анализом предварительного
технико-экономического обоснования проектных разработок систем и оборудования АС и ядерных энергетических установок;
применением требований отраслевых стандартов.
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций
представлена в Основной образовательной программе подготовки дипломированных специалистов по направлению 141403 – «Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг».
4.
Структура и содержание дисциплины
4.1.
Содержание разделов дисциплины
Основные компоненты и материалы ядерных реакторов деления.
Свойства реакторных материалов и предъявляемые к ним требования.
Типы реакторов деления. Классификация материалов ядерных реакторов
деления. Топливо, замедлитель, теплоноситель, отражатель, бланкет, регулирующие стержни, система защиты реактора. Требования, предъявляемые к
выбору ядерных материалов. Требования, предъявляемые к свойствам ядерных материалов.
Лабораторные занятия (Лаб. 1)
 Моделирование температурных режимов топливной композиции
Практические занятия
 Ядерные и физические свойства материалов.
 Специфические свойства материалов при их выборе для ядерных реакторов.
Фундаментальные радиационные явления в материалах. Влияние
облучения на реакторные материалы; топливо и топливные циклы.
Классификация дефектов кристаллического строения. Взаимодействие ядерного излучения с веществом. Радиационное повреждение нейтронами. Модели радиационного повреждения. Пороговая энергия смещения атома. Влияние облучения на изменение свойств. Параметры, определяющие эффекты
4
радиационного повреждения. Поглощение нейтронов топливными и конструкционными материалами. Основные закономерности процесса накопления нуклидов в облучаемых нейтронами материалах. Пороговое значение
флюенса. Изменение ядерных характеристик материалов при облучении. Изменение физических свойств облучаемых материалов. Влияние облучения на
теплофизические свойства. Влияние облучения на механические свойства.
Радиационное распухание (свелинг). Влияние облучения на коррозию.
Лабораторные занятия (Лаб. 2)
 Моделирование теплового состояния графитового замедлителя.
Практические занятия

Анализ изменения ядерных характеристик материалов при облучении.
Изменение физических свойств облучаемых материалов.
Производство ядерного топлива. Свойства делящихся материалов:
металлический уран, керамический уран, плутоний, торий. Ядерный топливный цикл. Природные запасы ядерного топлива. Добыча исходного сырья. Переработка сырья. Конверсия. Обогащение. Технологии обогащения:
газодиффузионное обогащение, центрифугирование, газодинамическое обогащение. Изготовление твэлов. Основные требования к ядерному топливу.
Виды ядерного топлива и топливные циклы. Изменение нуклидного состава
топлива в процессе деления. Структура и свойства металлического урана.
Влияние облучения на свойства урана. Виды сплавов урана, их свойства и
совместимость. Плутоний, как ядерное топливо. Получение плутония и его
свойства. Сплавы плутония. Анализ эксплуатации металлического топлива,
проблемы и перспективы его использования в ядерной энергетике. Керамическое топливо. Классификация керамического топлива. Оксид урана и его
свойства. Терморадиационная стойкость и совместимость керамического
топлива с конструкционными материалами и теплоносителем. Карбидное
топливо и его свойства. Нитриды и другие виды керамического топлива.
Дисперсионное топливо. Виды, требования, свойства и перспективы использования.
Лабораторные занятия (Лаб. 3)
 Исследование эффектов ксенонового отравления в ЯР типа РБМК.
Практические занятия
 Сравнительный анализ и перспективы использования керамического топлива.
5
Конструкционные материалы: металлы, керамика, керметы. Материалы замедлителя, отражателя, бланкета и теплоносителя. Металлы и
сплавы, Бериллий и его соединения. Магний, его сплавы и соединения. Алюминий, его сплавы и соединения. Цпрконий и его сплавы. Нержавеющая
сталь и никилевые сплавы. Керамика и керметы. Влияние облучения на конструкционные материалы. Коррозия реакторных конструкционных материалов. Общие требования к замедлителям их терморадиационные параметры.
Свойства графита и его радиационная стойкость. Особенность конструкции
реакторов с графитовым замедлителем. Энергия Вигнера. Характеристики
бериллия, проблемы и перспективы его использования в ядерной энергетике.
Требования, предъявляемые к теплоносителям, основные виды и особенности теплоотвода. Рабочие параметры теплоносителей. Затраты на прокачку.
Механизмы коррозии и меры защиты от нее. Свойства газовых теплоносителей. Жидкометаллические теплоносители. Механизмы коррозии в жидких
металлах. Особенности применения и способы очистки. Свойства жидкометаллических теплоносителей. Вода. Требования к водному теплоносителю.
Теплофизические свойства воды и водяного пара. Замедляющие свойства тяжелой и легкой воды. Радиолиз воды и меры его подавления. Коррозия в воде. Активация воды.
Лабораторные занятия (Лаб. 4)
 Кинетика выгорания топлива (при различных обогащениях)
Практические занятия
 Сравнительный анализ эксплуатации газовых теплоносителей, проблемы
и перспективы использования.
Материалы систем регулирования и аварийной защиты. Материалы реактора исследовательских реакторов. Поглощающие материалы и их
свойства. Формы использования поглотителей и материалов защиты. Проблемы и перспективы применения новых поглощающих материалов. Производство материалов с особыми свойствами в реакторе ИРТ.
4.2.
Структура дисциплины по разделам, формам организации и
контроля обучения
№
Название
раздела/темы
1
Основные компоненты и материалы ядерных реакторов де6
Аудиторная работа (час)
Лек Пр. Лаб.
ции зан. зан.
4
4
4
СРС
(час)
Ито
го
Формы текущего
контроля и аттестации
10
22
Отчет по лаб. работе
2
3
4
5
ления. Свойства реакторных
материалов и предъявляемые к
ним требования. Типы реакторов деления.
Фундаментальные радиационные явления в материалах.
Влияние облучения на реакторные материалы; топливо и
топливные циклы.
Производство ядерного топлива. Свойства делящихся материалов: металлический уран,
керамический уран, плутоний,
торий.
Конструкционные материалы:
металлы, керамика, керметы.
Материалы замедлителя, отражателя, бланкета и теплоносителя.
Материалы систем регулирования и аварийной защиты.
Материалы реактора исследовательских реакторов.
Промежуточная аттестация
Итого
4.3.
Реферат
6
4
6
10
26
Отчет по лаб. работе
Реферат
6
4
6
16
32
Отчет по лаб. работе
Реферат
6
6
9
10
31
Отчет по лаб. работе
Реферат
3
0
0
8
13
0
27
0
18
0
27
0
54
0
126
Экзамен
Распределение компетенций по разделам дисциплины
Распределение по разделам дисциплины планируемых результатов
обучения по основной образовательной программе, формируемых в рамках
данной дисциплины и указанных в пункте 3.
№
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Формируемые
компетенции
З.5.2
З.9.1.
З.10.4.
З.12.2.
З.12.3.
З.12.11.
З.12.13.
З.14.1.
З.14.2.
З.15.1.
У.5.1.
У.5.2.
У.9.1.
Разделы дисциплины
1
2
х
х
х
3
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
4
х
5
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
7
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
У.10.4.
У.12.2.
У.12.9.
У.12.10.
У.14.1.
У.14.3.
У.15.1.
У.15.2.
В.5.2.
В.9.1.
В.10.4.
В.12.1.
В.12.4.
В.12.5.
В.12.6.
В.14.1.
В.15.1.
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
х
Образовательные технологии
5.
При освоении дисциплины используются следующие сочетания видов
учебной работы с методами и формами активизации познавательной деятельности магистрантов для достижения запланированных результатов обучения и формирования компетенций.
Методы и формы активизации деятельности
IT-методы
Обучение на основе опыта
Опережающая СРС
Проектный метод
Поисковый метод
Исследовательский метод
6.
ЛК
+
+
Виды учебной деятельности
ПР
ЛБ
+
+
+
+
+
+
+
+
+
СРС
+
+
+
+
Организация и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов (CРC)
Текущая и опережающая СРС направлена на углубление и закрепление знаний студента, развитие практических умений, и включает:
- работу с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных источников информации;
6.1.
8
- опережающую самостоятельную работу;
- изучение тем, вынесенных на самостоятельную проработку;
- подготовку к лабораторным работам;
- подготовку к зачету.
6.1.1. Темы, выносимые на самостоятельную проработку.
Вопросы и разделы, выносимые на самостоятельную проработку



















6.2.
Модели радиационного повреждения.
Пороговая энергия смещения атома.
Влияние облучения на изменение свойств.
Параметры, определяющие эффекты радиационного повреждения.
Влияние облучения на теплофизические свойства.
Влияние облучения на механические свойства.
Радиационное распухание (свелинг).
Влияние облучения на коррозию.
Технологии обогащения: газодиффузионное обогащение, центрифугирование, газодинамическое обогащение.
Изготовление твэлов.
Карбидное топливо и его свойства.
Нитриды и другие виды керамического топлива.
Сравнительный анализ и перспективы использования керамического
топлива.
Дисперсионное топливо. Виды, требования, свойства и перспективы
использования.
Керамика и керметы.
Характеристики бериллия, проблемы и перспективы его использования в ядерной энергетике.
Свойства газовых теплоносителей. Сравнительный анализ эксплуатации газовых теплоносителей, проблемы и перспективы использования.
Радиолиз воды и меры его подавления. Коррозия в воде. Активация
воды.
Проблемы и перспективы применения новых поглощающих материалов.
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа (ТСР), ориентирована на развитие интеллектуальных умений,
комплекса универсальных (общекультурных) и профессиональных
9
компетенций, повышение творческого потенциала студентов. ТСР
включает:
- поиск, анализ, структурирование и презентация информации;
- выполнение расчетно-графических работ.
6.3. Контроль самостоятельной работы
Оценка результатов самостоятельной работы организуется в виде предварительного допуска студента преподавателем к выполнению лабораторной
работы. Самоконтроль студент осуществляет отвечая на вопросы по каждой
теме дисциплины.
Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Образовательные ресурсы, рекомендуемые для использования при самостоятельной работе студентов, том числе программное обеспечение,
Internet- и Intranet-ресурсы (электронные учебники, компьютерные модели и
др.), учебные и методические пособия, справочники, задачники и др. указаны
в пункте 9 рабочей программы.
6.4.
7.
Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины
Перечень вопросов, ответы на которые дают возможность студенту
продемонстрировать, а преподавателю оценить степень усвоения теоретических и фактических знаний.
1. Классификация материалов ядерной техники.
2. Керамические соединения плутония (классификация, свойства, характеристики, достоинства и недостатки).
3. Влияние облучения на конструкционные материалы.
4. Анализ общих свойств материалов при выборе их для ядерного реактора.
5. Плутоний (пути получения плутония, основные свойства и характеристики).
6. Бериллий и его соединения как конструкционный материал (производство, преимущества и недостатки, свойства и характеристики).
7. Анализ специфических свойств материалов при выборе их для ядерного реактора.
8. Металлический уран (ядерные, физические, теплофизические, механические свойства).
9. Коррозия реакторных конструкционных материалов.
10. Виды дефектов, краткие характеристики.
10
11. Влияние облучения на урановое топливо, коррозия урана.
12. Алюминий и его сплавы как конструкционный материал (производство, преимущества и недостатки, свойства и характеристики).
13. Радиационное повреждение, взаимодействие ядерного излучения с
веществом.
14. Торий (пути получения плутония, основные свойства и характеристики).
15. Цирконий и его сплавы как конструкционный материал (производство, преимущества и недостатки, свойства и характеристики).
16. Влияние облучения на свойства и характеристики материалов.
17. Сплавы урана (виды, основные характеристики, достоинства и недостатки).
18. Аустенитные нержавеющие хромоникелевые стали как конструкционный материал (преимущества и недостатки, свойства и характеристики,
виды коррозии).
19. Ядерный топливный цикл.
20. Керамический уран (свойства и характеристики, преимущества и недостатки, способы изготовления, радиационные эффекты).
21. Классификация теплоносителей ЯЭУ, специфические требования,
предъявляемые к теплоносителям.
22. Утилизация отработавшего ядерного топлива (определение, специфика, способы решения проблем ОЯТ).
23. Коррозионные эффекты плутониевого топлива.
24. Органические теплоносители (виды, преимущества и недостатки, физические свойства).
25. Оксидное урановое топливо (способы изготовления, физические,
теплофизические и механические свойства).
26. Жидкометаллические теплоносители ЯЭУ (виды ЖМТ, преимущества и недостатки, физические свойства).
27. Классификация реакторов.
28. Параметры, определяющие эффекты радиационного повреждения.
29. Водный теплоноситель (виды, преимущества и недостатки, физические свойства).
30. Классификация дефектов кристаллического строения.
31. Смешанное керамическое уран-плутониевое топливо (классификация, достоинства и недостатки, основные, основные этапы переработки и изготовления).
32. Газовые теплоносители (виды, преимущества и недостатки, физические свойства).
33. Возможные модели механизмов радиационного повреждения.
34. Карбид урана (способы изготовления, физические, теплофизические
и механические свойства).
11
35. Керамика и керметы как конструкционный материал (виды, применение, преимущества и недостатки, свойства и характеристики, виды коррозии).
36. Меры предосторожности, безопасности и охраны здоровья при работе с плутониевым топливом.
37. Магний и его сплавы как конструкционный материал (производство,
преимущества и недостатки, свойства и характеристики).
38. Как реакторы делятся по спектру нейтронов?
39. Приведите примеры кипящих реакторов.
40. Для чего необходима система перегрузки топлива?
41. Какие материалы используются при изготовлении быстрых реакторов?
42. Какие элементы используют для изготовления органов СУЗ и почему?
43. Каким образом классифицируются радиоактивные отходы?
44. Для чего необходима система контроля и обеспечения безопасности?
45. Какой газ может использоваться в качестве теплоносителя в газоохлаждаемых реакторах?
46. Для чего предназначена первичная биологическая защита?
47. Что называют «Ядерным топливным циклом»?
48. Применяются ли отражатели нейтронов в быстрых реакторах?
49. Приведите примеры ядерных энергетических реакторов, которые
эксплуатируются в настоящие время.
50. До каких температур можно использовать сплавы алюминия в качестве конструкционных материалов?
51. Назовите одно из значимых преимуществ натрия как теплоносителя.
52. Что представляет собой тепловыделяющий элемент (твэл)?
53. Каким образом в реакторе типа CANDU располагаются каналы для
размещения ТВС и органы регулирования?
54. Какие излучения присутствуют в работающем реакторе?
55. В качестве чего в реакторе типа РБМК используется графит?
56. Перечислите основные элементы реакторной установки.
57. Какой период по времени занимает «Ядерный топливный цикл»?
58. Что называется наведенной радиоактивностью и к чему она может
привести.
59. Возможна ли переработка топлива, и по каким причинам требуется
химическая переработка отработавшего топлива.
60. Назвать основные требования, относящиеся к свойствам материалов
ядерных реакторов.
61. Почему материалы, используемые в ядерных реакторах должны быть
совместимы, и иметь хорошие теплофизические свойства.
12
62. Какие требования предъявляются к конструкционным материалам
при проектировании элементов ядерных реакторов.
63. Какими свойствами должны обладать материалы, используемые при
проектировании элементов ядерных реакторов.
64. Пояснить, что называется обрабатываемостью и совместимостью.
65. Какими механическими свойствами должны обладать конструкционные материалы. Объяснить эти свойства.
66. Возможно ли применение ЭВМ для выбора материалов ядерных реакторов.
67. Перечислить, какие конструкционные материалы, топливо применяется при проектировании ядерных реакторов различного типа (РБМК, ВВЭР,
AGR, БН, LWR, PWR, CANDU, HWR, BWR, ИРТ, GCR).
68. Перечислить дефекты кристаллического строения и пояснить их.
69. Какие эффекты возникают при взаимодействии различных частиц с
веществом.
70. Как облучение нейтронами влияет на вещество и что называется
средним числом смещенных атомов.
71. Как облучение влияет на вещество.
72. Что называется пороговой энергией смещенных атомов.
73. Какие типы радиационных дефектов возникают при облучении быстрыми нейтронами.
74. Объяснить модель атомных смещений и модель пика смещений.
75. Объяснить модель замещающих соударений и модель теплового пика.
76. Классифицировать и описать дефекты в кристаллах.
77. Из потоков, каких частиц состоит ядерное излучение реактора, и какие эффекты при этом возникают.
78. Какое урановое топливо представляет собой воспроизводящие материалы для получения 239Pu и 233U?
79. Назовите три основных класса урановых сплавов, которые могут сохранять защитную оксидную пленку при температурах примерно 350 ºС.
80. Назовите основное преимущество металлического топлива.
81. Известно, что магний используют как материал для оболочек твэлов
газоохлаждаемых реакторов, перечислите требования, предъявляемые к таким оболочкам.
82. Что называется радиационным ростом? При каких температурах он
происходит и напишите как определяется коэффициент радиационного роста.
83. Назовите различия между радиационным ростом и ростом при термическом циклировании.
84. Объясните такое понятие как радиационное распухание.
85. Какими качествами обладает оксидное топливо высокой плотности, и
какую кристаллическую структуру имеет оксидное топливо.
13
86. Перечислите негативные факторы которые сопровождаются при изготовлении керамического уранового топлива.
87. Пояснить процесс получения нитридного топлива и какое процентное содержание кислорода при этом.
88. Как зависит температура плавления различных соединений урана от
типа кристаллической структуры (привести пример).
89. Какие методы производства диоксида урана существуют.
90. Назвать наиболее важные теплофизические и механические свойства
смешанного керамического уран-плутониевого топлива, и каким образом
можно определить теплопроводность топлива.
100. Что называется коэффициентом воспроизводства (КВ) и как его
можно определить. Что называется избыточным коэффициентом воспроизводства (ИКВ) и как его можно определить. В чем различие между КВ и
ИКВ.
101. Назвать основные радиационные эффекты, которые относятся к
смешанному керамическому топливу, и показать графически температурную
зависимость теплопроводности облученного UO2 и (U, Pu)O2 топлив.
102. Перечислите проблемы, которые возникают при обращение с металлическим и керамическим плутонием.
103. Какие требования к безопасности и охране здоровья предъявляются
при работе с металлическим плутонием и почему.
104. Перечислить и пояснить физические свойства смешанного уранплутониевого нитридного и нитридного топлив.
105. Что называют керамическим соединением - оксид тория.
106. Что называют керамическим соединением - нитрид тория.
107. Назовите основные требования, предъявляемые к материалам теплоносителя относительно нейтронно-физических свойств.
108. Назовите основные требования, предъявляемые к материалам теплоносителя относительно теплофизических свойств.
109. Основные достоинства и недостатки обычной воды в качестве теплоносителя.
110. Каким образом в водный теплоноситель попадают газы?
111. От каких основных факторов зависит в основном коррозионная
агрессивность водного теплоносителя?
112. В реакторах, какого типа теплоносителем является обычная вода?
113. Основные достоинства и недостатки тяжелой воды в качестве теплоносителя.
114. Основные достоинства и недостатки углекислого газа в качестве
теплоносителя.
115. В реакторах, какого типа теплоносителем является углекислый газ?
116. Какие факторы способствуют интенсификации термического разложения CO2?
14
118. Охарактеризуйте коррозионные свойства углекислого газа.
119. Основные достоинства и недостатки гелия в качестве теплоносителя.
120. В реакторах, какого типа предполагается использование гелия в качестве теплоносителя?
121. Основные достоинства и недостатки воздуха в качестве теплоносителя.
122. Основные достоинства и недостатки жидких металлов в качестве
теплоносителей.
123. Дайте сравнительную характеристику теплофизических свойств основных жидкометаллических теплоносителей (натрия, висмута, свинца).
124. Основной недостаток жидкого натрия с точки зрения наведенной
радиоактивности.
125. Чем опасно соприкосновение натрия с водой. Как протекает соответствующая реакция?
126. Как влияют примеси на коррозионную активность натрия?
127. Назовите основную причину, почему литий не используется в качестве теплоносителя ядерных реакторов.
128. Назначение конструкционных материалов. Виды конструкционных
материалов. Можно ли использовать конструкционные материалы как замедлитель и отражатель в уран-графитовых и водо-водяных энергетических реакторах.
129. Назовите основные требования, предъявляемые к материалам замедлителя относительно нейтронно-физических свойств.
130. Перечислите основные методы регулирования ядерных реакторов.
131. показать графически изменение коэффициента линейного расширения циркония с ростом температуры.
132. Какие химические элементы наиболее часто используются в качестве замедлителей?
133. Какие материалы могут быть использованы для изготовления органов регулирования?
134. Какие типы хранилищ ОЯТ существуют?
135. Влияет ли облучение на конструкционные материалы. Какие физические свойства могут изменяться под действием большого флюенса быстрых нейтронов.
136. Основные достоинства и недостатки бериллия в качестве замедлителя.
137. Назовите основную проблему, возникающую при использовании В
или В4С (естественного или обогащенного) в органах регулирования.
138. Возможно ли повторное использование радиоактивных конструкционных материалов ТВС?
15
139. От чего зависит скорость коррозии конструкционных материалов и
как влияют циклические нагрузки на такой конструкционный материал как
аустенитная сталь.
140. Основные достоинства и недостатки обычной воды в качестве замедлителя.
141. Понятие выгорающего поглотителя. Основное его назначение.
142. Для чего необходим бассейн выдержки, и в течение, какого периода
в нем находится ОЯТ?
143. Почему сплавы из циркония широко используют в качестве конструкционных материалов в ядерных реакторах и что может влиять на скорость коррозии циркония.
144. Какие материалы используются в качестве выгорающих поглотителей?
145. Основные достоинства и недостатки тяжелой воды в качестве замедлителя.
8.
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
Литература
Основная
1. Топливо и материалы ядерной техники : учебное пособие для вузов / Л.
А. Беляев и др.; Национальный исследовательский Томский политехниче-ский университет (ТПУ). — Томск : Изд-во ТПУ, 2010.
2. Свойства конструкционных материалов атомной промышленности:
справочник: в 8 т. / под ред. В. В. Козлова, С. В. Стрелкова. — М.:
Агентэк, 2006-2009 Т. 6: Материалы для РНБ и теплообменных аппаратов АЭС. — 2009. — 244 с.— Библиогр.: с. 243-244. — ISBN 978-5903005-09-3.
3. Справочник по ядерной энерготехнологии./ Ф. Ран, А. Адамантиадес,
Дж. Кентон, Ч. Браун. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
Дополнительная
1. Владимиров В.И. Физика ядерных реакторов: Практические задачи по их
эксплуатации. Изд. 5-е изд. перераб. и доп. – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. - 480 c.
2. Широков, Сергей Васильевич. Физика ядерных реакторов : учебное пособие / С. В. Широков. — Минск: Вышэйшая школа, 2011. — 351 с.: ил.. —
ВУЗ студентам высших учебных заведений. — Библиогр.: с. 345.. — ISBN
978-985-06-2006-4.
16
3. Ибрагимов М.Х. Ядерные энергетические установки / Ибрагимов М.Х.,
Ибрагимов И.М. – М.: МГОУ, 2007.- 257 с.
4. Мерзликин Г.Я. Основы теории ядерных реакторов. Курс для эксплуатационного персонала АЭС. – Севастополь: СИЯЭиП, 2001. – 341 с.
программное обеспечение и Internet-ресурсы:
1. программа NUC-SPR. Компьютерный справочник (КС) ядернофизических констант для подготовки специалистов по ядерной энергетике и другим приложениям ядерной физики. Пляскин В.И., Шмелев
А.Н., Косилов В.А. Версия 3.0.1994 г.;
2. программа Bestable. Программа расчета функций Бесселя;
3. программа Grafbes. Программа для графического представления функций Бесселя;
4. программа FUEL-3. Программа расчета радиального распределения
температур в топливной композиции;
5. программа SMD. Программа расчета теплового состояния графитового
замедлителя реактора РБМК.
9.
Материально-техническое обеспечение дисциплины
Для обеспечения проведения лабораторных работ используется компьютерный класс кафедры. Компьютерный класс находится в локальной
компьютерной сети с выходом в корпоративную сеть университета и глобальную сеть Internet. Студенческие файлы данных хранятся на сервере в сетевой структуре каталогов. Этим достигается независимость доступа к данным от рабочей станции, удобство контроля и администрирования. Все необходимые учебно-методические материалы по дисциплине находятся в корпоративном портале ТПУ со свободным доступом к ним.
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с
требованиями ФГОС по направлению подготовки специалистов 140404 Атомные станции: проектирование, эксплуатация и инжиниринг.
Программа одобрена на заседании кафедры Атомных и тепловых электростанций Энергетического института Национального исследовательского
Томского политехнического университета.
(протокол № ____ от «___» _______ 2010 г.).
Автор(ы) :
Рецензент(ы) :
Губин В.Е.
Раков Ю.Я.
17