燃料球

科技工作者之家  |   2020-11-17 18:25

燃料球是高温气冷反应堆中使用的一种核燃料,属于固体核燃料中得弥散型燃料。其主要优点是高燃耗、高传热效率和高强度、塑性和耐蚀性良好。

简介燃料球是高温气冷反应堆中使用的一种核燃料,属于固体核燃料中得弥散型燃料。即将燃料颗粒弥散分布在导热性好的基体中。

目的:改善燃料性能,克服陶瓷型燃料的导热和延性不足。1

组成结构燃料球芯体由燃料相和基体相组成,采用粉末冶金技术制造,燃料相均匀地分布在基体材料中。1

燃料相理想的燃料相应有以下特征:(1)235U含量高;(2)有足够的强度,在加工过程中能保持燃料颗粒的形状和大小;(3)在加工和运行温度下,与基体的相容性好;(4)非裂变中子吸收截面低;(5)抗辐照能力强。常用作燃料相的有铀,铝、铍的金属间化合物,铀的氧化物、碳化物、氮化物、硅化物等。21

基体相理想的基体相应具备以下特征:(1)在运行温度范围内,有足够的蠕变强度和韧性;(2)中子吸收截面低,抗辐照能力强;(3)热导率高;(4)热膨胀系数低,并与燃料相的热膨胀系数相当;(5)包壳和冷却剂材料的相容性好;(6)在加工和使用温度下,不产生析出相。常用作基体相的材料有AL、Mg、Be、Zr、Nb、石墨以及不锈钢等。21

应用弥散燃料球广泛应用于世界各国的生产堆、试验堆和动力堆,但主要用于试验堆。其中铝基弥散燃料球主要用于生产堆和研究试验队,UO2弥散在BeO中主要应用于一些特殊目的的堆,弥散在Mg中应用在游泳池堆。

尽管可用作弥散型燃料相的铀化合物有很多种,但实际上常用语制造研究试验堆弥散型燃料元件的燃料相主要是UO2、U3O8和U3Si2等。由于研究试验堆元件要求235U的富集度比较高,临界安全的要求也高,而且生产的数量较少,所以很少采用工业规模的连续化大生产的形式。往往是在实验室规模的基础上组织生产,具有批量小、灵活性好、工艺稳定、不联系、易操作等特点。2

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学