УТВЕРЖДАЮ Декан факультета: ФТФ _____________ В.И.Бойко

Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета: ФТФ
_____________ В.И.Бойко
«_______»___________2009 г.
МАТЕРИАЛЫ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ
Рабочая программа для направления 140300 (651000) «Ядерная физика и
технологии»,_ специальности 140305 (070500) Ядерные реакторы и
энергетические установки___________________________________________
(номер и название направления, специальности, специализации)
Факультет _________физико-технический ФТФ)______________________
(полное название и сокращенное обозначение)
Обеспечивающая кафедра Физико-энергетические установки_____________
Курс _____четвертый___
Семестр __восьмой _
Учебный план набора _2005___ года с изменениями ________ года
Лекции
Распределение учебного времени
_____32______ часов(ауд.)
Лабораторные занятия
___32 _____ часов(ауд.)
Практические (семинарские) занятия _____0______ часов(ауд.)
Всего аудиторных занятий
_____64______ часов
Самостоятельная (внеаудиторная)
_____64______ часов
работа
Общая трудоемкость
____128_______ часов
Экзамен в __8____ семестре
___________
Зачет в
___________
__8____ семестре
2009
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
МАТЕРИАЛЫ ЯДЕРНЫХ РЕАКТОРОВ
140305(с)
Каф. ФЭУ ФТФ
Доцент, к.ф.-м.н., Кадлубович Борис Евгеньевич
тел.: (3822)423750
Цель: формирование знаний и умений в области материаловедения ядерных
установок.
Содержание: механизмы терморадиационного повреждения; материалы
ядерного топлива, теплоносителей и замедлителей; конструкционные материалы
активной зоны.
Курс 4 (8 сем.– экзамен, зачет)
Всего 128ч, в т.ч. Лк. 32 ч, Лб. 32 ч.
Abstract
The working program on the subject “Materials of nuclear reactor” determines a
subject’s volume, contents, order of study and teaching, also directions for check of
results of the mastering of theoretical, engineering and systematic questions selection
materials of nuclear reactor’s.
The structure and design of the program correspond to the TPU standard.
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
Предисловие
1. Рабочая программа составлена на основе ГОС по
направлению 140300 (651000) «Ядерная физика и технологии»,
специальности 140305 (070500) Ядерные реакторы и энергетические
установки, утвержденного 02.03.2000 г. приказом МО РФ № 866.
Номер государственной регистрации 150 тех/дс от 17.03.2000 г._____
РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей
кафедры ФЭУ
_________________ протокол № ___________.
(наименование кафедры)
2. Разработчик(и)
доцент
(дата)
ФЭУ
(должность)
(кафедра)
ассистент
ФЭУ
(должность)
(кафедра)
ассистент
ФЭУ
(должность)
(кафедра)
3. Зав. обеспечивающей кафедрой
___________
Б.Е. Кадлубович
(подпись)
(И.О.Фамилия)
___________
А.О. Семенов
(подпись)
(И.О.Фамилия)
___________
М.С. Кузнецов
(подпись)
(И.О.Фамилия)
ФЭУ ___________
(подпись)
В.И. Бойко
(И.О.Фамилия)
4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими
кафедрами специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему
плану.
Зав. выпускающей кафедрой
ФЭУ
___________ В.И. Бойко
(подпись)
(И.О.Фамилия)
Документ:
Дата разработки
____________________________________________________________
УДК
Ключевые слова: радиационная стойкость, дефекты, ядерное топливо,
теплоноситель, конструкционные материалы, металлический уран,
аустенитные и нержавеющие стали.
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1.Целью преподавания дисциплины является:
 изучение ядерно-физических, теплофизических, механических и физикохимических свойств важнейших материалов ядерной техники;
 изучение сочетанного воздействия реакторного излучения, тепловых и
механических нагрузок на свойства основных конструкционных
материалов и изделий из них;
 изучение коррозионных процессов в различных средах при
сопутствующих тепловых и механических нагрузках и наличии
радиационного излучения;
 изучение конструкций основных элементов современных энергетических
реакторов и их поведения в процессе эксплуатации;
 изучение процессов, происходящих в активной зоне ядерного реактора, во
взаимосвязи с его конструктивными особенностями и материальным
составом.
В результате изучения данной дисциплины студент должен понимать:
 научно-техническую лексику (терминологию);
 зависимость основных свойств и характеристик ядерных энергетических
установок от материального состава активной зоны и ее конструктивных
особенностей;
 сложность технической реализации принятых конструкторских решений с
учетом экономической эффективности;
 специфику конструкционных материалов, топливных композиций и
теплоносителей при принятии проектных решений;
 междисциплинарный характер дисциплины, связанный с разнообразием
свойств имеющихся и разрабатываемых материалов, а так же широким
выбором возможных конструкторских решений компоновки активной
зоны ядерных энергетических установок;
знать:
 основные типы, классы и группы материалов, их составы и свойства
(ядерное топливо, теплоносители, замедлители, конструкционные
материалы, материалы защиты);
 механизмы фазовых превращений, основные методы термической и
термомеханической обработки, проблемы коррозионной стойкости и
совместимости, а также пути их решения;
 физические
характеристики
замедлителей
и
принципиальные
конструктивные решения узлов и элементов активной зоны, реактора и
реакторной установки в целом;
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
 поведение различных материалов ядерных реакторов и энергетических
установок, в условиях воздействия ионизирующих излучений и сложных
температурных полей;
 проблемы снятия с эксплуатации ядерных энергетических установок и их
связь с материальным составом и конструкторскими решения конкретной
энергетической установки;
 современные методы создания перспективных материалов и их
композиций;
уметь:
 пользоваться научно-технической терминологией;
 применять полученные знания для определения оптимальных сочетаний
материалов активной зоны в зависимости от назначения и типа
энергетических установок, а также аргументировать принятые решения;
 анализировать конструкторские решения разработанных и создаваемых
энергетических установок;
 практически определять необходимые свойства различных материалов;
 работать с технической литературой, научно-техническими отчётами,
справочниками и другими информационными источниками;
 принимать профессиональные решения на базе комплекса данных
исследовательских, расчетных и проектных работ.
1.2. Задачами изложения и изучения дисциплины являются:
 освоение студентами теоретических, инженерных, технологических и
методологических основ оптимизации выбора конструкционных
материалов и разработки конструкций ТВЭЛ и ТВС ядерных реакторов в
контексте комплексного подхода к проблемам ЯТК в целом.
 совместная проработка наиболее общих, сложных и фундаментальных
разделов дисциплины, владение которыми позволяет решать научнотехнические задачи связанные с вопросами выбора, оптимизации и
технического воплощения как имеющихся, так и вновь создаваемых в
научной и производственной сферах деятельности;
 организация учебного процесса, обеспечивающего активизацию
познавательной деятельности студента за счет выполнения актуальных
проектных разработок с элементами научно-технического творчества;
 реализация промежуточного и итогового контролей с использованием
вопросов и задач, позволяющих студентам применить на практике
необходимые знания и умения.
 Для успешного освоения дисциплины "Материалы ядерных реакторов"
необходимы знания, полученные студентами в следующих курсах: общая
физика (2-4 семестры); ядерная физика
(6 семестр); спецхимия (7
семестр); механика (3 семестр); материаловедение и технология
конструкционных материалов (2 семестр).
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
(ЛЕКЦИИ)
VIII СЕМЕСТР – 32 часов
Введение - 2 часа. Программа, календарный план и основные задачи
курса. Сравнительный анализ типичных рабочих параметров активной зоны
ядерных реакторов и других энергетических установок. Общие требования к
материалам и конструкциям ядерных реакторов. Экономические,
технологические и научные проблемы выбора материалов и конструкций
элементов активной зоны.
Модуль 1. Основные механизмы терморадиационного повреждения 4 часа.
Внутреннее строение твердого тела, типы связей, энергия связи.
Кристаллическое строение, основные типы кристаллических решеток и их
дефекты. Связь с механическими, теплофизическими и химическими
свойствами. Анизотропия кристаллического строения и свойств.
Классификация радиационных повреждений. Основные свойства точечных
дефектов. Коллективные дефекты. Основные радиационные эффекты, их
энергетическая, дозная и температурная зависимости. Радиационная
стойкость и радиационный ресурс.
Модуль 2. Ядерное топливо - 6 часов.
Определение и основные требования к ядерному топливу. Виды ядерного
топлива и топливные циклы. Энерговыроботка и глубина выгорания.
Продукты деления и изменение нуклидного состава топлива.
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. Торий, его сплавы и их свойства. Анализ эксплуатации
металлического топлива, проблемы и перспективы его использования в
ядерной энергетике.
Керамическое топливо. Классификация керамического топлива. Оксид
урана и его свойства. Технология изготовления порошка UO2. Производство
изделий из компактной двуокиси урана и требования к ним.
Терморадиационная стойкость и совместимость. Оксиды плутония и тория,
смешанные оксиды, их свойства, достоинства и недостатки. Карбидное
топливо и его свойства. Нитриды и другие виды керамического топлива.
Сравнительный анализ и перспективы использования. Дисперсионное
топливо. Виды, требования, свойства и перспективы использования.
Альтернативные и редко используемые виды ядерного топлива
Модуль 3. Теплоносители и замедлители - 6 часов
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
Теплоносители. Требования, предъявляемые к теплоносителям,
основные виды и особенности теплоотвода. Рабочие параметры
теплоносителей. Затраты на прокачку. Газовые теплоносители. Механизмы
коррозии в газах. Меры защиты от коррозии. Свойства газовых
теплоносителей (воздух, CO2, He, He+N2, диссоциирующие газы).
Сравнительный анализ эксплуатации газовых теплоносителей, проблемы и
перспективы
использования.
Жидкометаллические
теплоносители.
Механизмы коррозии в жидких металлах. Особенности применения и
способы очистки. Свойства жидкометаллических теплоносителей (Na, Ka, Li,
Pb, Hg, Sb, Bi, Ga). Органические теплоносители. Виды органических
теплоносителей, их свойства и терморадиационная стойкость.
Вода. Требования к водному теплоносителю. Теплофизические свойства
воды и водяного пара. Замедляющие свойства тяжелой и легкой воды.
Паровой коэффициент реактивности. Радиолиз воды и меры его подавления.
Коррозия в воде. Понятие двойного электрического слоя. Анодные и
катодные реакции. Активация воды.
Замедлители. Общие требования к замедлителям и терморадиационные
параметры их эксплуатации. Свойства графита и его радиационная
стойкость. Особенности реакторов с графитовым замедлителем. Энергия
Вигнера. Характеристики бериллия, проблемы и перспективы его
использования в ядерной энергетике.
Модуль 4. Конструкционные материалы активной зоны реактора - 4
часа.
Сплавы магния, алюминия и циркония. Аустенитные и нержавеющие
стали. Жаропрочные и тугоплавкие сплавы. Их ядерно-физические,
теплофизические и механические характеристики. Легирующие добавки и их
влияние на свойства сплавов. Совместимость и радиационная стойкость.
Модуль 5. Поглощающие материалы - 4 часа.
Поглощающие материалы и их свойства. Формы использования
поглотителей и материалов защиты. Проблемы и перспективы создания
новых конструкционных материалов активной зоны реактора.
Модуль 6. Конструкционные элементы АЗ - 4 часа.
ТВЭЛ - как основная форма использования ядерного топлива и его место
в топливном цикле. Определение ТВЭЛ, требования к ним и их
классификация.
ТВЭЛ с металлическими сердечниками: типы сердечников и оболочек,
конструкционные формы, технология изготовления, поведение под
облучением, проблемы и перспективы эксплуатации.
Керамические ТВЭЛ Виды оксидных сердечников, их достоинства и
недостатки. Конструктивные формы ТВЭЛ с оксидным сердечником.
Технология изготовления. Поведение под облучением. Достоинства и
недостатки карбидных сердечников, особенности технологии изготовления и
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
эксплуатации. Дисперсионные ТВЭЛ. Требования к дисперсионным ТВЭЛ,
их основные виды и области применения. Технология изготовления
микротвэл. ТВЭЛы быстрых реакторов. Особенности конструкции и
эксплуатации. Нетрадиционные и специальные виды ТВЭЛ. ТВС и
дистанциирующие решетки. Конструкция органов СУЗ.
Заключение - 2 час. Вопросы совершенствования конструкций ТВЭЛ,
безаварийной эксплуатации, хранения, переработки и утилизации.
3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ – 32 часа.
1. Определение среднего коэффициента линейного расширения (8 часов).
2. Сравнительный анализ защитных свойств композиционных материалов от
гамма-излучения (8 часов).
3. Сравнительный анализ защитных свойств композиционных материалов в
нейтронных полях (8 часов).
4. Определение содержания компонентов органического теплоносителя с
помощью рефрактометра (8 часов).
Лабораторное оборудование
Лабораторные работы проводятся в помещениях 10 корпуса 015 и 248
на графитовой призме с установкой СПУ-1-1М, парафиновом блоке. С
использованием оборудования: Pu-Be источник нейтронов, Сs-источник
гамма-излучения ковольтного напряжения БВ-2-2, пересчетное устройство
ПСО2-4, сцинтилляционный детектор нейтронов, источник питания АТН2031, счетчиком нейтронов СНМ-12, СПУ-1-1М, универсальный
частотомер АСН-1300, спектрометр АМА-03Ф, набор защитных
материалов (Pb, WB, B4C), штангенциркуль, рефрактометр BHA-22, набор
растворов NaCl различной концентрации, пипетка, установка с
закрепленной с одного конца образцовой трубой, регулируемый
нагреватель, микрометр, термопара мультиметра АРРА-106.
4. ПРОГРАММА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОЗНАВАТЕЛЬНОЙ
ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
(64 часов.)
Самостоятельная деятельность студента рассматривается как вид
учебного труда, позволяющий целенаправленно формировать и развивать его
самостоятельность как личностное качество. Самостоятельная работа
студента организована в следующих формах:
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
- проработка лекций, в том числе разделов, выделенных на
самостоятельное изучение с целью подготовки к заданиям
промежуточного контроля (22 часов);
- подготовка к лабораторным работам и оформление отчетов по ним (22
часов);
- выполнение реферативной работы, включающей самостоятельную
работу с первоисточниками НТБ ТПУ, самостоятельный анализ
ключевых решений по выбору материала и конструкции ТВЭл
рассматриваемого аппарата (20 часов).
5. ТЕКУЩИЙ И ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
В дисциплине используются следующие виды контроля (см. рейтинг-лист):
- входной контроль остаточных знаний и умений по дисциплинам
(высшей математики, физики, химии, прикладной механики,
электротехники и электроники), используемых при изучении данной
дисциплины;
- текущий контроль, по мере изучения отдельных тем (в конце каждого
календарного месяца), для оценки усвояемости пройденного материала
и самостоятельной работы студента;
- контроль сроков и качества выполнения лабораторных работ;
- контроль за своевременностью и правильностью выполнения
реферативной работы;
По результатам проведенных контролей формируется допуск студента к
итоговому контролю - экзамену (VIII семестр).
РЕЙТИНГ-ЛИСТ
На дисциплину выделено 1000 баллов, которые распределены
следующим образом: на текущий контроль – 800 баллов; на итоговый (зачет,
экзамен) – 200 баллов. Текущий контроль в семестре предполагает
следующее распределение баллов:
VIII СЕМЕСТР
- входной контроль ................................................1х50=50 баллов;
- сдача лабораторной работы ...............................4х75=300 баллов;
- текущий контроль знаний .................................3х100=300 баллов;
- сдача реферата ....................................................50 баллов;
- зачет ......................................................................100 баллов;
- экзамен .................................................................200 баллов.
Студентам, допустившим по результатам текущего контроля отставание в
освоении учебной дисциплины для ликвидации задолженностей в течение
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
семестра: при наличии уважительных причин (утверждается деканом)
предоставляются дополнительные занятия или консультации; в случае
неуважительной причины предлагается, согласно действующему в ТПУ
"Положению", дополнительные платные образовательные услуги.
Если по результатам текущей успеваемости студент набрал менее 45% от
баллов текущего контроля, то он не допускается к итоговому контролю –
зачету, экзамену.
Полученные на экзамене оценки (отлично, хорошо, удовлетворительно,
неудовлетворительно) являются окончательными и пересдаче не подлежат.
После двух неудовлетворительных оценок (в т.ч. при неявке) решается
вопрос или об отчислении из университета, или переводе на коммерческое
отделение.
КОНТРОЛЬНЫЕ ТОЧКИ, ОБЪЕМЫ РАБОТ И МАКСИМАЛЬНОЕ
КОЛИЧЕСТВО БАЛЛОВ
к указанному сроку
Входной контороль
Лабораторные работы
Текущий контроль
Защита реферата
Зачет
Экзамен
Итого
6 неделя
50
150
100
11 неделя
50
300
200
50
15 неделя
50
300
300
50
100
200
1000
5.2. Образцы контролирующих материалов.
Вопросы входного контроля:
1. Строение и свойства веществ.
2. Назовите четыре типа межатомных связей.
3. Как влияет тип межатомных связей на свойства вещества?
4. Что такое элементарная ячейка или кристаллическая решетка?
5. Как влияет тип кристаллической решетки на свойства вещества?
6. Что такое фазовый переход вещества и чем он характеризуется?
7. Поясните термины: диамагнетик, ферромагнетик, парамагнетик.
8. Диаграмма равновесия фаз (диаграмма состояния).
9. Закон распределения Максвелла и понятие температуры.
10. Теплоемкость газов Cp и Cv и связь их с универсальной газовой постоянной Р.
11. Почему теплоемкость одноатомного газа меньше (или больше?) чем многоатомного?
12. Уравнение состояния идеального и реального газов.
13. Тройная точка.
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
14. Критическая температура и кривая Эндрюса.
15. Какие свойства воды вам известны?
16. На чем основано понятие “щелочной” и “кислой” среды?
17. Какие вещества называют органическими соединениями? Приведите примеры.
18. Процесс электролиза и закон Фарадея, Нернсти.
19. Тепловой эффект химической реакции и его расчет.
20. Как определяется направление протекания химической реакции?
21. Что такое скорость химической реакции?
22. Энергетический эффект ядерной реакции деления и синтеза.
23. Запишите реакцию деления изотопа 235U.
24. Запишите реакции, приводящие к образованию изотопов 239Pu и 233U.
25. Как распределяется энергия деления ядра в ядерном топливе?
26. Какой состав продуктов деления?
27. Перечислите типы ядерных взаимодействий с участем нейтронов.
28. Сечение ядерного взаимодействия и зависимость его от энергии нейтронов. Длина
пробега нейтронов.
29. Закон радиоактивного распада.
30. Приведите основные закономерности процесса термализации нейтронов
(логарифмический декремент, замедляющая способность, коэффициент замедления),
плотность замедления, возраст нейтронов, длина замедления.
31. Коэффициент размножения нейтронов в бесконечной среде.
32. Число образующихся нейтронов при поглощении одного нейтрона в топливе.
33. Резонансный интеграл.
34. Вероятность нейтрону избежать резонансного поглощения.
35. Коэффициент использования тепловых нейтронов.
36. Диффузионная длина и время диффузии нейтрона.
37. Площадь миграции.
38. Эффект Допплера.
39. Понятие о нейтронных спектрах.
40. Спектр нейтронов деления.
41. Спектр нейтронов в “тепловом” и “быстром” реакторах.
Примерные вопросы текущего контроля:
1. В чем отличие аморфных тел от кристаллических?
2. Перечислите основные типы кристаллических решеток.
3. Какие виды связей могут быть между атомами а) углерода; б) водорода?
4. Какие типы связей наиболее слабые?
5. Что такое анизотропия и чем она обусловлена?
6. От чего зависит концентрация дефектов в кристалле?
7. Как обозначаются кристаллографические плоскости?
8. Что такое флюенс и в чем он измеряется?
9. Перечислите факторы влияющие на величину радиационных повреждений.
10. Какие виды излучения наносят наибольшие радиационные повреждения?
1.
2.
3.
4.
5.
Чем твердое тело отличается от жидкостей и газов?
Что такое элементарная кристаллическая решетка?
Какие типы кристаллических решеток могут быть только простыми?
Перечислите типы связей в кристаллических решетках.
Чем винтовая дислокация отличается от краевой?
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
6. Для чего используются индексы Миллера?
7. Укажите порядок энергии связи нуклона в ядре и внешних валентных электронов.
8. Какие процессы происходят при взаимодействии тяжелых ионов с веществом?
9. Чем блистеринг отличается от свеллинга?
10. Какими внешними факторами определяется радиационный ресурс материала?
1. Какие виды излучения наносят наибольшие радиационные повреждения?
2. Почему 238 изотоп урана не делится на быстрых нейтронах?
3. Назовите методы получения делящихся изотопов.
4. Сколько аллотропических модификаций у урана, тория и плутония?
5. Чем вызвано радиационное формоизменение урановых сердечников?
6. Какие требования предъявляются к порошкообразной двуокиси урана?
7. Какими способами можно регулировать стехиометрический состав изделий из UO2?
8. Почему наиболее распространенное топливо ЯЭУ – компактная двуокись урана?
9. Назовите наиболее плотные керамические ядерно-топливные материалы.
10. Какими методами можно получить сферические микротвэлы?
1. Назовите возможные типы коррозии в воде.
2. Чем отличается физическая адсорбция от хемисорбции?
3. Что описывает уравнение Аррениуса?
4. Для чего используется соотношение Пиллинга-Бедфорса?
5. Перечислите методы защиты от коррозии в газах?
6. Перечислите виды коррозии в ЖМТ.
7. Перечислите способы снижения коррозии в ЖМТ.
8. Перечислите виды электрохимической коррозии.
9. Чем анодные процессы отличаются от катодных?
10. Назовите три основных пути повышения коррозионной стойкости металлов и сплавов
в воде.
Вопросы итогового контроля:
1. Кристаллические и аморфные тела. Поликристаллы. Классификация кристаллов по
типам сил связи.
2. Дефекты кристаллической структуры и их влияние на свойства кристаллов.
3. Температурная и дозовая зависимости радиационного повреждения.
4. Радиационно стимулированные дефекты кристаллической решетки.
5. Влияние облучения на механические , тепло-физические и химические свойства
материалов.
6. Основные виды ядерного топлива и требования к нему.
7. Глубина выгорания топлива и способы ее оптимизации.
8. Достоинства и недостатки газовых теплоносителей.
9. Причины формоизменения ТВЭЛ и способы его подавления.
10. Физические и ядерно-физические свойства воды и водяного пара.
11. Формы использования поглотителей и материалов защиты.
12. Свойства твердого тела и их связь с типом кристаллической решетки. Анизотропия
свойств.
13. Жидкометаллические теплоносители и их свойства.
14. Легирующие добавки и их влияние на свойства сплавов.
15. Общие требования к теплоносителям, их возможные и характерные параметры.
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
16. Магниевые сплавы и их применение в ядерной энергетике.
17. Технология дисперсионного топлива и его свойства.
18. Основные требования к ТВЭЛ, их типы и характерные рабочие параметры.
19. Кристаллическая решетка урана, его механические ядерно-физические и теплофизические свойства.
20. Причины возникновения коррозии в воде. Понятие двойного электрического слоя.
21. Термо-радиационные повреждения оболочек ТВЭЛ. Требования к материалу
оболочки.
22. Радиационное формоизменение урана при облучении.
23. Требования к водному теплоносителю. Достоинства и недостатки использования воды
в качестве теплоносителя.
24. Гидриды, их свойства и перспективы использования в ядерной энергетике.
25. Классификация продуктов деления. Изотопное изменение состава ядерного горючего
и его последствия.
26. Технология изделий из компактной двуокиси урана, их структура и свойства.
27. Поглощающие свойства редкоземельных элементов и их применение в ядерной
энергетике.
28. Анодные реакции при коррозии в воде и способы их подавления.
29. ТВЭЛ на основе металлического урана в магниевой оболочке.
30. Свойства металлического урана и его стойкость под облучением
31. Проблемы использования водного теплоносителя.
32. Материалы выгорающих поглотителей.
33. Зависимость свойств материалов от типа кристаллической решетки.
34. Сравнительный анализ эффективности различных теплоносителей.
35. Особенности металлических газоохлаждаемых ТВЭЛ.
36. Основные механические свойства и их дозовая зависимость.
37. Применение плутония в ядерной энергетике.
38. Способы очистки ЖМТ.
39. Кристаллическое строение тория и его свойства.
40. Влияние облучения на коррозию в воде.
41. Свойства графита и его термо-радиационная стойкость.
42. Применение тория в ядерной энергетике.
43. Радиолиз воды и способы его подавления.
44. Основные виды замедлителей их свойства и требования к ним.
45. Возможные виды керамического топлива и его применение в ядерной энергетике
46. Особенности реакторов с графитовым замедлителем. Энергия Вигнера.
47. Термо–радиационное повреждение компактной двуокиси урана.
48. Замедляющие свойства легкой и тяжелой воды. Проблемы ее использования в качестве
замедлителя.
49. Виды пластинчатых ТВЭЛ, их достоинства и недостатки.
50. Оксиды плутония, тория и смешанные оксиды. Их свойства, достоинства и недостатки.
51. Свойства органических теплоносителей и требования к ним.
52. Термо–радиационное изменение металлического сердечника ТВЭЛ.
53. Керамическое топливо на основе нитридов, сульфидов и фосфидов. Достоинства,
недостатки и перспективы использования.
54. Катодные реакции при коррозии в воде и способы их подавления.
55. Защитные свойства бетонов и их характеристики.
56. Возможные виды дисперсионного топлива и его применение в ядерной энергетике
57. ТВЭЛ на основе металлического урана в алюминиевой оболочке.
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
58. Защитные материалы на основе бора.
59. Кристаллическое строение твердых тел.
60. Свойства металлического урана и его терморадиационная стойкость.
61. Алюминиевые сплавы и их применение в ядерной энергетике
Вопросы
вынесенные
специальности 070500
установки":
к
междисциплинарному
"Ядерные реакторы и
экзамену
по
энергетические
1. Механические, теплофизические и ядерно-физические свойства твердого тела и их
связь с типом кристаллической решетки. Анизотропия свойств.
2. Радиационно-стимулированные дефекты кристаллической решетки. Ионизация,
точечные дефекты, температурные и тепловые пики, замедляющие соударения, каскад
смещений.
3. Радиационное формоизменение. Свеллинг, газовое распухание, радиационный рост.
4. Механические, теплофизические и ядерно-физические свойства металлического урана
и его поведение под облучением. Сплавы урана.
5. Механические, теплофизические и ядерно-физические свойства плутония и его
применение в ядерной энергетике.
6. Механические, теплофизические и ядерно-физические свойства тория и его
применение в ядерной энергетике.
7. Керамическое ядерное топливо, его свойства и стойкость при облучении.
8. Дисперсионное топливо и его свойства.
9. Достоинства и недостатки газовых теплоносителей.
10. Жидкометаллические теплоносители и их свойства.
11. Теплофизические и ядерно-физические свойства воды и водяного пара.
12. Коррозия в воде. Анодные и катодные реакции.
13. Свойства органических теплоносителей.
14. Основные виды замедлителей и их свойства.
15. Цирконий и сплавы на его основе.
16. Алюминиевые и магниевые сплавы. Их применение в ядерной энергетике.
17. Основные требования к ТВЭЛ и их типы.
18. Аустенитные, жаропрочные и нержавеющие стали на основе W, Ti, Ni. И Cu.
19. Основные виды ядерного топлива и требования к нему.
20. Поглощающие и защитные материалы, формы их использования.
Примеры экзаменационных билетов
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 5
по дисциплине: Материалы ядерных реакторов
факультет
ФТ
Курс 4 Семестр 8
ВОПРОСЫ:
1. Радиационностимулированные дефекты кристаллической решетки.
2. Общие требования к теплоносителям, их возможные и характерные параметры.
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
3. Магниевые сплавы и их применение в ядерной энергетике.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 13
по дисциплине: Материалы ядерных реакторов
факультет
ФТ
Курс 4 Семестр 8
ВОПРОСЫ:
1. Основные механические свойства и их дозовая зависимость.
2. Применение плутония в ядерной энергетике.
3. Способы очистки ЖМТ.
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
В каталоге НТБ ТПУ имеется свыше 70 наименований учебников и учебных пособий
имеющих относящихся к тематике дисциплины. Однако эти пособия, разные по качеству,
стилю и давности материала, количеству экземпляров и часто расходятся по содержанию
с программой дисциплины. Поэтому для полного перекрытия программы курса
необходимо использовать дополнительную литературу, а при курсовом проектировании
самостоятельно проводить подбор публикаций по теме проекта в периодических и
специализированных изданиях. Кроме этого полезную информацию можно найти в
Интернет по адресам:
 www.atom.ru
 www.npi.ru
 www.nuclear.com
или по запросам на поисковых серверах www.rambler.ru, www.yandex.ru и др.
При выполнении лабораторных работ и курсового проекта используются
методические материалы разработанные на кафедре ФЭУ ФТФ ТПУ.
А. Перечень основной литературы
1
2
3
В.В.Герасимов, А.С.Монахов. Материалы ядерной техники. М.: Атомиздат,
1973
С.Т.Конобеевский. Действие облучения на материалы.М.: Атомиздат, 1967
23
А.С.Займовский, В.В.Калашников, И.С.Головин.
Тепловыделяющиеэлементы ядерных реакторов. М.: Атомиздат, 1986
25
17
Рабочая программа учебной
дисциплины
Ф ТПУ 7.1
Б. Перечень дополнительной литературы
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
А.Я.Крамеров. Вопросы конструирования ядерных реакторов.М.:
Атомиздат, 1971.
С.А.Улыбин. Теплоносители энергетических реакторов.М.-Л.: Энергия,
1966.
Д.М.Скоров. Реакторное материаловедение. М.: Атомиздат,1968.
9
Л.Г.Самойлов. Тепловыделяющие элементы ядерных реакторов. М.:
Энергоатомиздат, 1985.
В.С.Емельянов, А.И.Евстюхин. Металлургия ядерного горючего. М.:
Атомиздат, 1968.
Металловедение реакторных материалов. В 3-хкнигах. Перевод с анг. Под
ред. Д.М.Скорова. (Обзоры Ин-та им.Бэтла).М.: Госатомиздат, 1961.
В.В.Герасимов, А.И.Громова, Э.Т.Шаповалов. Коррозия реакторных
материалов. М.: Атомиздат, 1960
Л.Г.Самойлов. Дисперсионные ТВЭЛы. В 2-х томах. М.: Энергоатомиздат,
1982
А.А.Куландин, С.В.Тимашев, В.Д.Атамасов и др. Основы теории,
конструкции и эксплуатации космических ЯЭУ. Л.: ЭЛ.1987.
В.В.Зверьков. Эксплуатация ядерного топлива на АЭС с ВВЭР. ЭАИ, 1989.
7
7
4
12
11
3
4
3
3
Вопросы атомной науки и техники. Серия: "Физика радиационных
повреждений и радиационное материаловедение". Периодическое издание.
Методические материалы
1. Методическое пособие к лабораторной работе №1 "Определение среднего
коэффициента линейного расширения". Томск.2009
2. Методическое пособие к лабораторной работе №2 "Сравнительный анализ защитных
свойств композиционных материалов от гамма-излучения". Томск. 2009
3. Методическое пособие к лабораторной работе №3 "Сравнительный анализ защитных
свойств композиционных материалов в нейтронных полях". Томск. 2009
4. Методическое пособие к лабораторной работе №4 "Определение содержания
компонентов органического теплоносителя с помощью рефрактометра". Томск. 2009
5. Колпаков Г.Н. Ядерно-топливные материалы. Учебное пособие. ТПУ. 1997. 56 с.
6. Кошелев Ф.П. Методические указания к выполнению курсового проекта "Нейтроннофизический и теплогидравлический расчет реактора на тепловых нейтронах". Томск.
ТПУ. 2002. 192 с.
-