powderИзвестия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытияPowder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya)1997-308X2412-8767НИТУ "МИСИС"10.17073/1997-308X-2016-2-15-21powder-200Research ArticleПроцессы получения и свойства порошковProduction Processes and Properties of PowdersМетоды подготовки и получение исходных материалов для приготовления гранул оксида гадолиния, используемых при изготовлении композитного материала уран-гадолиниевого топливаMethods for preparation and production of raw materials to make gadolinium oxide pellets used in composite uranium-gadolinium fuel productionАлдажаровТ. М.AldazharovT. M.

докторант кафедры «Химия, металлургия и обогащение»,

070004, г. Усть-Каменогорск, ул. Протозанова А.К., 69

Doctoral Candidate of Department «Chemistry, metallurgy and enrichment», 

070004, Ust-Kamenogorsk, A.K. Protozanov str., 69

aldazharov-timur@yandex.ruРусинЮ. Г.RusinYu. G.

канд. физ.-мат. наук, ст. преподаватель «Химия, металлургия и обогащение»,

070004, г. Усть-Каменогорск, ул. Протозанова А.К., 69

Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Lecturer of Department «Chemistry, metallurgy and enrichment», 

070004, Ust-Kamenogorsk, A.K. Protozanov str., 69

rusin.yurij@mail.ruЕремееваЖ. В.EremeevaZh. V.

докт. техн. наук, доцент кафедры «Порошковая металлургия и функциональные покрытия»,

119049, г. Москва, Ленинский пр-т, 4

Dr. Sci. (Tech.), Associate Professor of Department «Powder metallurgy and functional coatings»,

119049, Moscow, Leninsky pr., 4

eremeeva-shanna@yandex.ruРыспаевТ. А.RyspaevT. A.

докт. техн. наук, приват-доцент,

38678, Adolph-Roemer-Straße 2A, Clausthal-Zellerfeld

Dr. Sci. (Tech.), Senior Lecturer,

38678, Adolph-Roemer-Straße 2A, Clausthal-Zellerfeld

talant.ryspaev@gmail.comВосточно-Казахстанский государственный технический университет (ВКГТУ) им. Д. СерикбаеваКазахстанEast Kazakhstan State Technical UniversityKazakhstanНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС», г. МоскваРоссияMISISRussian FederationТехнический университет КлаустальГерманияTechnical University ClausthalGermany201618062016021521Copyright © НИТУ "МИСИС", 20162016НИТУ "МИСИС"НИТУ "МИСИС"https://powder.misis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://powder.misis.ru/jour/article/view/200

В лабораторных условиях разработан способ получения эффективного композитного уран-гадолиниевого топлива, применение которого позволит улучшить технико-экономические показатели АЭС. На основе анализа полученных результатов проведено обоснование предложенного метода для его реализации в промышленных условиях. Описаны способы подготовки и получения исходных материалов для приготовления оксида гадолиния. В ходе экспериментов были установлены необходимые характеристики, которыми должны обладать таблетки перспективного композитного уран-гадолиниевого топлива, и c их учетом сформулированы окончательные требования, предъявляемые к данным таблеткам.

А process for producing an effective composite uranium-gadolinium fuel was developed in the laboratory. This fuel will help to improve technical and economic performance of nuclear power plants. Based on the analysis of the results obtained, the implementation of the proposed method in a manufacturing environment was substantiated. Methods for preparation and production of the raw materials for the fabrication of gadolinium oxide were described. The essential characteristics of promising composite uraniumgadolinium fuel pills were defined experimentally. Based on these characteristics, the final specifications for the fuel pills were formulated.

ядерное топливокомпозитное уран-гадолиниевое топливовыгорающий поглотительдиоксид уранаоксид гадолиниятеплопроводностьтвердый растворnuclear fuelcomposite uranium-gadolinium fuelburnable absorberuranium dioxidegadolinium oxidethermal conductivitysolid solutionReferencesКучковский А.А., Маныч А.А., Русин Ю.Г., Карманов Б.А. Производство топливных таблеток с выгорающими поглотителями // Сб. докл. II Междунар. науч.-практ. конф. «Актуальные проблемы урановой промышленности» (Алматы, 10—13 июля 2002 г.) Алматы: Бастау, 2003. С. 133—135.Kuchkovskij A.A., Manych A.A., Rusin Y.G., Karmanov B.A. Proizvodstvo toplivnyh tabletok s vygorajushhimi poglotiteljami [Production of fuel pellets with burnable absorbers]. In: Aktual’nye problemy uranovoi promyshlennosti [Reports of II Int. sci.-pract. conf. «Actual problems of uranium industry] (Almaty, 10—13 July 2002. Аlmaty: Bastau, 2003). P. 133—135.Jeffrey R. Secker, Baard J. Johansen, David L. Stucker, Odelli Ozer, Kostadin Ivanov, Serkan Yilmaz, E.H. Young. Optimum Discharge Burn-up, Cycle Length for BWRs // Nucl. Technol. 2005. Vol. 151. Nо. 2. P. 109—119.Jeffrey R. Secker, Baard J. Johansen, David L. Stucker, Odelli Ozer, Kostadin Ivanov, Serkan Yilmaz, E.H. Young. Optimum Discharge Burn-up, Cycle Length for BWRs. Nucl. Technol. 2005. Vol. 151. No. 2. P. 109—119.Горский В.В. Уран-гадолиниевое оксидное топливо. Ч. 2. Теплофизические свойства UO2—Cd2O3 и методы их измерения // Атомная техника за рубежом. 1989. No. 3. С. 5—15.Gorskij V.V. Uran-gadolinievoe oksidnoe toplivo. Ch. 2. Teplofizicheskie svojstva UO2—Cd2O3 i metody ih izmerenija [Uranium-gadolinium oxide fuel. Pt. 2. Thermophysical properties of UO2—Cd2O3 and methods of their measurement]. Atomnaya tekhnika za rubezhom. 1989. No. 3. P. 5—15.Hirai M., Ishimoto S. Thermal diffusivities and Thermal conductivities of UO2—Cd2O3 // J. Nucl. Sci. Technol. 1991. Vol. 28. Nо. 11. P. 995—1000.Hirai M., Ishimoto S. Thermal diffusivities and Thermal conductivities of UO2—Cd2O3. J. Nucl. Sci. Technol. 1991. Vol. 28. No. 11. P. 995—1000.Bibilashvili, Yu.K., Kuleshov, A.V., Milovanov, O.V., Mikheev, E.N., Novikov, V.V., Popov, S.G., Proselkov, V.N., Pimenov, Yu.V., Godin, Yu.G. Investigation of Thermal-Physical and Mechanical Properties of Uranium-Gadolinium Oxide Fuel, Advanced fuel pellet materials and designs for water cooled reactors // Proceedings of a technical committee Brussels, 20—24 oct. 2003). IAEA-TECDOC-1416. 2003. P. 85—99.Bibilashvili, Yu.K., Kuleshov, A.V., Milovanov, O.V., Mikheev, E.N., Novikov, V.V., Popov, S.G., Proselkov, V.N., Pimenov, Yu.V., Godin, Yu.G. Investigation of Thermal-Physical and Mechanical Properties of Uranium-Gadolinium Oxide Fuel, Advanced fuel pellet materials and designs for water cooled reactors. Proceedings of a technical committee (Brussels, 20—24 Oct. 2003). IAEATECDOC-1416. 2003. P. 85—99.Gregg R., Worral A. Effect of Highly Enriched/Highly Burnt UO2 Fuels on Fuel Cycle Costs, Radiotoxicity and Nuclear Design Parametrs // Nucl. Technol. 2005. Vol. 151. P. 126—132.Gregg R., Worral A. Effect of Highly Enriched/Highly Burnt UO2 Fuels on Fuel Cycle Costs, Radiotoxicity and Nuclear Design Parametrs. Nucl. Technol. 2005. Vol. 151. P. 126—132.Альдавахра С., Савандер В.И., Белоусов Н.И. Методика расчета и анализ применения гранулированных поглотителей в ВВЭР // Атомная энергия. 2006. No. 1. С. 8—13.Al’davahra S., Savander V.I., Belousov. N.I. Metodika rascheta i analiz primenenija granulirovannyh poglotitelej v VVER [The method of calculation and analysis of the application of granular absorbers in WWER]. Atomnaya energiya. 2006. No. 1. P. 8—13.Поляков А.А., Стогов Ю.В., Савандер В.И., Белоусов Н.И., Проселков В.Н. Изучение физики легководных решеток с уран-гадолиниевым топливом, содержащим Gd2O3-гранулы // Научная сессия МИФИ-2000. Ч. 8 Молекулярно-селективные и нелинейные явления и процессы. Физико-технические проблемы ядерной энергетики. Ультрадисперсные (нано) материалы. С. 90—91.Poljakov A.A., Stogov Ju.V., Savander V.I., Belousov N.I., Proselkov V.N. Izuchenie fiziki legkovodnyh reshetok s uran-gadolinievym toplivom, soderzhashhim Gd2O3 granuly [Study of the physics of light-water lattices with uranium-gadolinium fuel containing Gd2O3 granules]. In: Scientific session of MIPhI-2000. Pt. 8. Molecular-selective and non-linear phenomena and processes. Physico-technical problems of nuclear power. Ultrafine (nano) materials. P. 90—91.Klemens P.G. Effect of crystal lattice defects on thermal conductivity // Phys. Rev. 1960. Vol. 119. P. 507.Klemens P.G. Effect of crystal lattice defects on thermal conductivity. Phys. Rev. 1960. Vol. 119. P. 507.Ohmichi T., Fukushima S., Maeda A. Watanabe H. Effect of Gd2O3 dope on UO2 thermal conductivity // J. Nucl. Mater. 1981. Vol. 102. P. 40—46.Ohmichi T., Fukushima S., Maeda A. Watanabe H. Effect of Gd2O3 dope on UO2 thermal conductivity. J. Nucl. Mater. 1981. Vol. 102. P. 40—46.Кингери У.Д. Введение в керамику. М.: Стройиздат, 1967.Kingeri U.D. Vvedenie v keramiku [Introduction to ceramics]. Moscow: Strojizdat, 1967. P. 326.Горский В.В. Уран-гадолиниевое оксидное топливо. Ч. 1. Основные свойства Gd2O3 и UO2—Cd2O3 // Атомная техника за рубежом. 1989. No. 2. С. 3—10.Gorskij V.V. Uran-gadolinievoe oksidnoe toplivo. Ch.1. Osnovnye svojstva Gd2O3 i UO2—Cd2O3 [Uranium-gadolinium oxide fuel. Pt. 1. Basic properties of Gd2O3 and UO2—Cd2O3]. Atomnaya tekhnika za rubezhom. 1989. No. 2. Р. 3—10.Yuda R., Une K. Effect of sintering atmosphere on the densification of UO2—Cd2O3 compacts // J. Nucl. Vat. 1991. Vol. 178. P. 195—203.Yuda R., Une K. Effect of sintering atmosphere on the densification of UO2—Cd2O3 compacts. J. Nucl. Vat. 1991. Vol. 178. P. 195—203.Boccaccini A.R. Glass and glass-ceramic matrix composite materials // J. Ceram. Soc. Japan. 2001. Vol. 109. No. 7. P. 99—109.Boccaccini A.R. Glass and glass-ceramic matrix composite materials. J. Ceram. Soc. Japan. 2001. Vol. 109. No 7. P. 99—109.Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы. 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1990.Dement’ev B.A. Jadernye jenergeticheskie reaktory [Nuclear power reactors]. Moscow: Energoatomizdat, 1990.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.