Теплофизические свойства, влияющие на безопасность и характеристики ядерного топлива

В течение последних десятилетий одной из главных задач атомной энергетики остается улучшение эксплуатационных характеристик ядерного топлива. Сегодня в результате стабильного производства ядерной энергии разработка совершенных реакторов основывается на инновационных концепциях топливного цикла, отвечающих более строгим требованиям безопасности. Благодаря накопленному опыту может быть создана стратегия исследования и разработки топлива, согласно которой выбранные физические свойства будут рассматриваться как эксплуатационные показатели внутриреакторного топлива.
Что касается двуокиси урана, наиболее часто используемого на электростанциях топлива, то изначально было доказано, что двуокись урана имеет хорошие проектные свойства, а также отличную сопротивляемость радиационному повреждению. Поэтому требовалось обеспечить более высокие характеристики срока службы действующих реакторов, максимальное выгорание и безопасную эксплуатацию. Однако тестирование топлива, проводимое в последние годы, показало, что при очень высоких показателях выгорания создаются условия, при которых в решетке $\text{UO} _2$ происходят радикальные процессы реструктуризации независимо от режима излучения топливных стержней. Это вызвало интенсивные исследования по влиянию радиационного повреждения на теплофизические свойства топлива. Оказалось, что процессы переноса энергии и вещества подвержены сильному воздействию облучения в реакторе, а характеристики топлива внутри реактора, которые регулируются процессами самовосстановления, могут быть частично управляемы.
Более того, в случае серьезных аварий в реакторе высокотемпературные термодинамические свойства топлива должны соответствовать требованиям безопасности, которые следует выполнять в еще не изученных условиях. Следовательно, описание поведения перспективных топлив в различных сценариях применения представляет собой одну из основных целей будущего исследования видов топлива.