Терморадиационные повреждения оболочек ТВЭЛ. Требования к материалу оболочки

К числу основных повреждений твэлов в процессе эксплуатации следует отнести изменение формы и размеров сердечника вследствие радиационного роста, распухания, термических циклов и аллотропических превращений, разрушение оболочки вследствие протекания коррозионных и эрозионных процессов, диффузионного взаимодействия материала горючего и оболочки, перегрева отдельных участков оболочки из-за образования отложений.

Оболочки могут разрушаться под действием давления в результате как теплового расширения, так и выделения газообразных продуктов деления ядерного топлива (ЯТ). Трещины в оболочках появляются при искривлении твэлов под действием температурных градиентов ЯТ. Негерметичность оболочки может возникнуть вследствие развития местной коррозии.

К материалу оболочки предъявляют жёсткие требования. Он должен обладать высокой коррозионной, эрозионной и термической стойкостью, высокой механической прочностью и не должен существенно изменять характер поглощения нейтронов в реакторе. Наиболее употребительные материалы для изготовления оболочки — сплавы алюминия и циркония и нержавеющая сталь. Сплавы Al используются в реакторах с температурой активной зоны < 250—270 °С, сплавы Zr — в энергетических реакторах при температурах 350—400 °С, а нержавеющая сталь, которая довольно интенсивно поглощает нейтроны, — в реакторах с температурой >400 °С. В ряде случаев находят применение и др. вещества, например графит высокой плотности.