HTR_10燃料元件的制造与发展趋势.pdfVIP

研究与探讨 · 年·第 期 ! !# $ !#$% 燃料元件的制造 和发展趋势 唐春和 !清华大学核能技术设计研究院） 经过二十多年的研究和发展，研制成功了具有我国自主知识产权的高温气冷堆燃料元件制造 技术，为 !#$ 高温气冷堆生产了首炉燃料元件。生产的燃料元件所有性能指标均满足设计要 求，平均制造破损率为 % ’ (!)* ，达到了世界先进水平。为了考验燃料元件在堆内正常工况和事故 工况下的辐照性能，分别从第一和第二批产品中各取出两个燃料球进行了辐照考验。辐照试验在 俄罗斯 +,, )-# 堆进行，最高燃耗和累积快中子通量分别达到了 !’#$./ 0 123 和 !4! ( !-!5/ 67- ，辐照没有引起燃料元件中包覆燃料颗粒的破损。为了满足超高温气冷堆的运行要求，新 的 “ ”型颗粒燃料有可能代替传统的 “ ”型颗粒燃料。 89: ;+= =?: ;+= 关键词 高温气冷堆 球形燃料元件 包覆燃料颗粒 辐照考验 辐照后检查 元件体积的1 2 以上，由.3 4 天然鳞片石 燃料元件结构、材料和各组分的功能 墨粉， 人造石墨粉和 的酚醛树脂作 !.4 5 4 #$%! 属于模块式球床堆，使用如图 为粘结剂制得的。球形燃料元件石墨基体的 ) !* ! 所示的球形燃料元件 。球形燃料元件由 主要功能有： 燃料区和无燃料区构成。燃料区是包覆燃料 6 78’’ 作为燃料元件的结构材料，使包覆 颗粒弥散在石墨基体里的直径约为 +,- 的 燃料颗粒获得高温气冷堆运行所需要的热 球体。无燃料区是围绕燃料区的厚度约 工水力学条件，包括将包覆燃料颗粒产生的 +-- 、和燃料区相同的石墨基体材料的球 热量传给冷却剂氦气，实现堆内运行和连续 壳。燃料区和无燃料区间无物理上分界面。 装卸料操作等。 球形燃料元件的直径为 .’ -- ，每个球形燃 9 7’’’ 作为慢化材料，对快中子有足够的慢 料元件中约含 /0’ 个包覆燃料颗粒。 化能力。 球形燃料元件的石墨基体材料占燃料 , 7’’’ 具有一定的滞留裂变产物的能力。 ’’ #$%! 球形燃料元件 · · 研究与探讨· 年·第 期 !# $ ! ;((( 包覆燃料颗粒各组分的主要功能 注： 表示热解炭。 !# $ % ’( ) )( 直径 的包覆燃料颗粒是 粒的完整性。因此，包覆燃料颗粒实际上是 *+,- .( 型的，其中心是低富集度的/ . ’ 核 微型燃料元件，其基本功能相当于压水堆 芯。/ . ’ 核芯的直径约 $ %0) ) ，在 / . ’ 核 的燃料棒。包覆燃料颗粒各组分的主要功 芯的表面有四层包覆层。从里往外第一层 能归纳在表 2 里。 是低密度热解炭，第二层是高密度各向同