برای جستجو در بین هزاران پایان نامه در موضوعات مختلف     

      و دانلود متن کامل آنها با فرمت ورد اینجا کلیک کنید     

 
دانلود پایان نامه

خواص فیزیکی مواد ، اهمیت ویژه ای در کاربرد آنها در راکتورهای هسته ای دارد . خواصی چون استحکام سختی، قابلیت کشش ، نقطه ذوب ، نقطه جوش ، چگالی و رسانندگی گرمایی همه موارد آشنایی هستند که مهندسان به هنگام انتخاب مواد برای کاربردهای خاص به آنها توجه می کنند.
سطح مقطع نوترون که در انتخاب اغلب مواد مورد استفاده در قلب راکتور نقش اساسی دارد ( پیش از اختراع راکتورها ) چندان شناخته شده نبود . بیشتر اجزای یک راکتور تحت دماها و تنشهای بالایی قرار می‏گیرند و رفتار آنها را تحت چنین شرایطی باید مورد بررسی قرار داد. همچنین لازم است که همه واکنشهای شیمیایی ممکن بین مواد به کار رفته در یک راکتور را بشناسیم.[9]
معیارهای چندی را به منظور مقایسه و انتخاب مواد راکتور می توان بر شمرد. از جمله :
1-خواص مکانیکی خوب شامل رسانندگی گرمایی ، گرمای ویژه ، چگالی، استحکام ، نرمی ، نقطه ذوب یا نقطه جوش بالا و ضریب انبساط پایین.
2– سطح مقطع جذب پایین نوترون برای همه مواد درون قلب جز سوخت و میله های کنترل و سموم قابل سوخت , در صورت استفاده از آنها.
3- پایداری شیمیایی همه مواد در دماها و فشارهای راکتور . عدم وجود خطر اکسید شدن ، تجزیه ، انفجار یا واکنشهای شیمیایی دیگر.
4- عدم وجود تغییر فازهای متالوژیکی در دماهای عملیاتی که ممکن است منجر به تغییرات ابعادی شوند.
5- مقاوت در برابر آسیب ناشی از تابش در طول عمر مواد درون راکتور.
6- دسترس پذیری آسان و ارزان نوع خالص ، سادگی ساخت و سمی نبودن مواد انتخابی.
مواد مناسب برای غلاف در راکتور
مواد مناسب برای غلاف سوخت باید دارای:
1- سطح مقطع جذب نوترون خیلی پایین.
2- رسانندگی گرمایی بالا.
3- استحکام خوب در دماهای بالا برای مقاومت در مقابل تنش حرارتی تغییر شکل سوخت و فشار ناشی از انباشت پاره های گازی شکافت در داخل غلاف باشند.
علاوه بر این مواد یاد شده باید سخت بوده و دستخوش خوردگی یا واکشنهای شیمیایی دیگر با سوخت یا خنک کننده نشوند.
فلزهای زیر و آلیاژهای آنها برخی ، اگر نه همه ی آنها ، شرایط بالا را دارند و برای غلاف سوخت در نظر گرفته شده اند :
* آلومینیوم ، بریلیم ، منیزیم ، زیرکونیم و فولاد زنگ نزن.
بریلیم ماده خوبی برای کاربرد در راکتور نیست ، و برای غلاف نیز منظور نمی شود . زیرا بریلیم و تمام ترکیباتش سمی هستند.
آلومینیم به عنوان غلاف در راکتورهای پژوهشی توان-پایین که در آنها دما بندرت از حدود C 0 100 تجاوز می کند به کار رفته است.
سطح مقطع جذب آن نسبتاً پایین barns 23/۰ اما خواص مکانیکی آن مانند استحکام و سختی خیلی پایین است و در وضعیتهای تنش بالا یا دماهای بیش ازC 0 300  نمی توان از آن به عنوان غلاف استفاده کرد . بنابراین آلومینیوم را نمی توان به عنوان غلاف در نیروگاههای هسته ای به کار برد. منیزیم دارای سطح مقطع جذب خیلی پایینی barns ۶۳۰/0 است اما مثل آلومینیم فلز نرم بدون استحکامی ، بادمای کار حداکثر C 0 45 است.
منیزیم از نظر شیمیایی هم خیلی فعال است ، و به سادگی در هوا اکسید می شود . خواص منیزیم ، بخصوص اکسید شدن آن را می توان با افزودن مقدار کمی ( کمتر از 1 درصد ) آلومینیم و بریلیم به آن بهبود بخشید. آلیاژی که به این ترتیب ایجاد می شود به میزان زیادی به صورت غلاف در راکتورهای گازی بریتانیا به کار رفته است . زیرکونیم دارای سطح مقطع جذب پایین barns ۱۸۵/۰ ، نقطه ذوب بالا C 0 1850 خواص مکانیکی خوب و مقاومت بالایی در برابر خوردگی در آب است.
این خواص ، زیرکونیم را به یک ماده عالی برای غلاف سوخت راکتورها تبدیل می کنند خواص مکانیکی زیرکونیم و مقاومت آن در برابر خوردگی را می توان با آلیاژ کردن آن با مقدار کمی قلع  ( 5/1درصد ) ، آهن ( 15/0تا 2/0 ) ، کرم ( 1/0 درصد ) و نیکل ( تا 5/0 درصد ) بهبود بخشید . این آلیاژها در حال حاضر بهترین مواد برای غلاف هستند.[9]
دسته بندی : علمی