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Swelling and gas release in UO2 at low and intermediate temperatures

1977; Elsevier BV; Volume: 66; Issue: 1-2 Linguagem: Inglês

10.1016/0022-3115(77)90142-8

1873-4820

C.C. Dollins, F.A. Nichols,

Metallurgical Processes and Thermodynamics

A model is proposed to describe in-pile fission gas swelling and gas release at temperatures below approximately 1700°C where columnar grain growth is not expected. The model considers fission gas behavior at the grain interior, on the grain boundaries and grain boundary edges under conditions of both total gas bubble destruction by fission fragments and partial gas bubble destruction. When gas bubble swelling on grain edges and corners reaches 5% it is assumed that gas tunnels form along the edges as observed and predicted by Turnbull and Tucker. Gas release takes place by migration of the gas in the grains and on the grain boundaries to the edge tunnels. Comparisons are made between the gas release and swelling predictions and experimental observations with good agreement. On propose un modèle pour décrire le gonflement en pile dû aux gaz de fission et leur dégagement dans UO2 aux températures inférieures à 1700°C environ, température où l'on ne peut s'attendre à une croissance de grains colonnaire. Le modèle considère le comportement des gaz de fission à l'intérieur des grains, à l'aplomb des joints de grains et aux bords des joints de grains sous des conditions à la fois de destruction totale des bulles de gaz par les fragments de fission et une destruction partielle des bulles de gaz. Quand le gonflement des bulles de gaz formées sur les bords et les coins des joints de grains atteint 5%, on suppose que des tunnels de gaz se forment le long des bords des joints comme l'ont observé et prédit Turnbull et Tucker. Le dégagement des gaz a lieu par la migration des gaz dans les grains et le long des joints de grains dans les tunnels le long des bords. Une comparaison est faite entre les prévisions relatives au dégagement des gaz et au gonflement et les observations expérimentales: l'accord est satisfaisant. Es wird ein Modell vorgeschlagen, mit dem die Spaltgasschwellung und -freisetzung unter Bestrahlung bei Temperaturen unterhalb etwa 1700°C beschrieben werden, wo ein Säulenkristallwachstum nicht erwartet wird. Das Modell berücksichtigt das Spaltgasverhalten im Korninneren, an den Krongrenzen und an den Korngrenzenverzweigungen unter den Bedingungen einer totalen Gasblasenvernichtung durch Spaltfragmente und einer partiellen Gasblasenvernichtung. Wenn das Glasblasenschwellen an Ecken und Kanten von Körnern 5% erreicht, wird angenommen, dass sich Gastunnel entlang den Verzweigungen bilden, wie sie von Turnbull und Tucker beobachtet und vorausgesagt wurden. Die Gasfreisetzung erfolgt durch Wanderung des Gases in den Körnern und an den Korngrenzen zu den Tunneln der Verzweigungen. Die Voraussagen zur Gasfreisetzung und -Schwellung werden mit den experimentellen Beobachtungen verglichen, sie befinden sich in guter Übereinstimmung.