Сравнительный анализ экспериментальных данных по сублимации карбонитридов урана и уран-циркониевых карбонитридов при высоких температурах

Настоящий обзор посвящен сравнению новых экспериментальных данных по сублимации уран-циркониевых карбонитридов с различным содержанием углерода, азота и примесей кислорода при высоких температурах (1700-2300 К), полученных нами за последние 2 года, с ранее опубликованными данными по сублимации карбонитридов урана, полученными как нами, так и другими авторами методом масс-спектрометрического и некоторых других методов термодинамического анализа. Основное внимание уделено рассмотрению состава газовой фазы и аналитическим зависимостям парциальных давлений ее компонентов от температуры, а также химическому механизму и теплотам сублимации. Главная особенность процесса сублимации всех материалов на основе карбонитрида урана (как чистого, так и легированного цирконием) заключается в его неконгруэнтном характере, обусловленном потерей азота, что приводит к смещению их составов в сторону фазы с большим содержанием углерода. Рассмотрены химические механизмы сублимации карбонитридов обоих типов, согласно которым примеси кислорода в этих материалах приводят к появлению в газовой фазе оксидных компонентов UO, UO₂ и CO и дополнительному выделению азота. Введение циркония в карбонитрид урана и увеличение содержания углерода в нем приводит к снижению парциальных давлений монооксида урана и азота, что повышает термостабильность этого инновационного топливного материала.

высокотемпературное ядерное топливо, карбонитриды урана, уран-циркониевые карбонитриды, газовая фаза, парциальные давления, кислород, температура