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全国核技术及应用研究学术研讨会院青年科协专题分会场 燃料元件的辐照特性 1,2 2 1 刘晓 , 卢铁城 ,钱达志 （1.中国工程物理研究院 核物理与化学研究所，四川 绵阳 621900 ） 2. 四川大学物理科学与技术学院，四川 成都610064 ） 摘要：燃料元件的辐照特性与反应堆的安全性和经济性有着密切的关系。文章介 绍了燃料元件在辐照过程中的微观结构变化，分析了辐照过程中燃料元件的宏观特性 变化的机理和影响因素，以及宏观性能的变化对反应堆安全的影响，并对研究燃料元 件辐照特性的方法作了比较，指出利用计算机模拟的方法来研究燃料元件辐照过程的 宏观特性变化是可能的。 关键词：燃料元件、辐照肿胀、辐照蠕变、辐照硬化、辐照脆化、计算机模拟 The Irradiation Properties of Fuel Elements 1,2 2 1 LIU Xiao , Lu Tie-cheng ,QIAN Da-zhi 1 China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900,China; 2 College of Physical Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610065, China Abstract: The irradiation properties of fuel elements have a close connection with a safe and economic reactor. In this paper we introduce the microstructural evolution of fuel elements and analyse the mechanisms and factors of fuel elements in a radiation environment. We compare the investigated methods for fuel elements and point out it is possible to predict the macroscopical properties by computer modeling in an intense radiation field. Key words : fuel elements , irradiation swelling, irradiation creeping, irradiation hardening , irradiation embrittlement, computer simulation. 引言 能源是人类生存和发展的重要资源，也是人类生产和生活的物质基础。随着传统 的不再生资源的消耗，核能的地位显得越来越重要，而燃料元件在辐照过程中宏观性 能的变化直接影响着核电的安全性和经济性。在美国首先建造第一个反应堆时，金属 铀、石墨各向异性的辐照生长，直接威胁到反应堆的安全和生产堆的成败。Fermi 在1946 年指出 “核技术的成败取决于材料在反应堆中强辐照场下的行为”。在其后几十年中， 核动力堆、核电站、快堆和聚变堆的发展，都证实了 Fermi 的断言。在核电站发展过 程中，元件破损造成放射性泄漏，导致几次发展核电站的起伏。早期由于 Zr 合金包壳 结构、氢化和针形腐蚀造成大量放射性泄漏，阻碍了核电站的发展，当改进 Zr 合金成 分和组织时，氢化和针形腐蚀获得解决，核电站得到了长足发展；可是 1970 年左右， 为了减少UO2 芯块肿胀和裂变气体释放，增加了芯块的空隙率，结果造成了 UO2 燃料 芯块辐照密实，导致元件坍塌、弯曲和破损，不得不暂停中止已建成的核电站的启用，