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    核燃料-陶瓷燃料

    2016/12/14 13:53:33

    陶瓷燃料

    包括(kuo)鈾、钚等的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)物、碳化(hua)物和氮化(hua)物,其(qi)中UO2是(shi)最常用的(de)(de)(de)(de)陶瓷燃料。UO2的(de)(de)(de)(de)熔點很高(gao)(2865℃),高(gao)溫(wen)穩定性(xing)好。輻照時(shi)UO2燃料芯塊內可保留大量(liang)裂變(bian)氣(qi)體,所以燃耗(hao)(指燃耗(hao)份額,即消(xiao)耗(hao)的(de)(de)(de)(de)易裂變(bian)核(he)素(su)的(de)(de)(de)(de)量(liang)占(zhan)初始裝(zhuang)載量(liang)的(de)(de)(de)(de)百分比值)達10%也無明顯的(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸變(bian)化(hua)。它與(yu)包殼材料鋯或不銹鋼之間的(de)(de)(de)(de)相(xiang)容性(xing)很好,與(yu)水(shui)也幾乎沒有化(hua)學反應,因此普(pu)遍用于輕水(shui)堆(dui)中。但是(shi)UO2的(de)(de)(de)(de)熱導率(lv)較低,核(he)燃料的(de)(de)(de)(de)密度低,限制了反應堆(dui)參數(shu)進一(yi)步(bu)提(ti)高(gao)。在這方面,碳化(hua)鈾(UC)則具有明顯的(de)(de)(de)(de)優越性(xing)。UC的(de)(de)(de)(de)熱導率(lv)比UO2高(gao)幾倍,單位體積(ji)內的(de)(de)(de)(de)含鈾量(liang)也高(gao)得(de)多。它的(de)(de)(de)(de)主要缺點是(shi)會與(yu)水(shui)發(fa)生反應,一(yi)般用于高(gao)溫(wen)氣(qi)冷堆(dui)。

    彌散體燃料

    這種材料是將核燃料彌散地分布在非裂變材料中。在實際應用中,廣泛采用由陶瓷燃
    這(zhe)樣可(ke)以(yi)把陶瓷(ci)的(de)(de)(de)(de)(de)高熔(rong)點和(he)輻照穩定性與金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)(de)較好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)強度、塑性和(he)熱導(dao)率結合起來。細小的(de)(de)(de)(de)(de)陶瓷(ci)燃(ran)料(liao)顆(ke)粒減輕(qing)了(le)溫(wen)差造成的(de)(de)(de)(de)(de)熱應(ying)力(li),連(lian)續的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬基體又大大減少了(le)裂變(bian)產物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)外泄。由裂變(bian)碎片所(suo)引起的(de)(de)(de)(de)(de)輻照損(sun)傷基本(ben)上集(ji)中(zhong)在(zai)燃(ran)料(liao)顆(ke)粒內,而(er)基體主要是處在(zai)中(zhong)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)作用下(xia),所(suo)受損(sun)傷相(xiang)對較輕(qing),從而(er)可(ke)達到(dao)很(hen)深(shen)的(de)(de)(de)(de)(de)燃(ran)耗。這(zhe)種燃(ran)料(liao)在(zai)研究堆中(zhong)獲得廣泛應(ying)用。除陶瓷(ci)燃(ran)料(liao)顆(ke)粒外,由鈾(you)(you)、鋁(lv)(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬間化(hua)合物(wu)和(he)鋁(lv)(lv)合金(jin)(或鋁(lv)(lv)粉(fen))所(suo)組成的(de)(de)(de)(de)(de)體系,效果也(ye)較好(hao)。在(zai)彌(mi)散體燃(ran)料(liao)中(zhong)由于基體對中(zhong)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)吸收(shou)和(he)對燃(ran)料(liao)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)稀釋,必須使用濃(nong)縮鈾(you)(you)。

    包覆顆粒(li)(li)燃(ran)(ran)(ran)料也(ye)是一種(zhong)(zhong)彌散體(ti)(ti)系(xi)。在高溫(wen)氣冷堆(dui)中(zhong),采用(yong)鈾、釷的(de)氧化物或(huo)碳化物作為(wei)核燃(ran)(ran)(ran)料,并把它(ta)彌散在石墨(mo)中(zhong)。由于石墨(mo)基體(ti)(ti)不(bu)夠致(zhi)密(mi),因(yin)而要(yao)在燃(ran)(ran)(ran)料顆粒(li)(li)外(wai)面包上(shang)耐高溫(wen)的(de)、堅固而氣密(mi)性好的(de)多層外(wai)殼(ke),以防止裂(lie)變產物的(de)外(wai)泄和燃(ran)(ran)(ran)料顆粒(li)(li)的(de)膨脹。外(wai)殼(ke)是由不(bu)同(tong)密(mi)度的(de)熱解碳和碳化硅(SiC)組成(cheng)的(de),其總厚(hou)度應大于反(fan)沖原子的(de)自由程,一般在100~300微米(mi)之間(jian)。整個(ge)燃(ran)(ran)(ran)料顆粒(li)(li)的(de)直徑為(wei)1毫米(mi)。使用(yong)包覆顆粒(li)(li)燃(ran)(ran)(ran)料不(bu)僅(jin)可(ke)達(da)到(dao)很深(shen)的(de)燃(ran)(ran)(ran)耗(hao),而且大大提高了反(fan)應堆(dui)的(de)工作溫(wen)度,是一種(zhong)(zhong)很有前途的(de)核燃(ran)(ran)(ran)料類型。

    以上幾(ji)種類型的核燃(ran)料都用于非均勻堆。根據設計要求,可制成帶有包殼的、不同形狀的燃(ran)料元件

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