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    核燃料元件制造

    2017/9/12 14:32:55

    有了富集铀-235的核燃料,还要做成适于反应堆使用的核燃料部件,这还有许多制作工艺,对制成的核燃料部件要求非常高,难度非常大。
    1.核燃料元件种类繁多
    世界上已建有各种各样的反应堆,采用着各种形式的燃料元件。按反应堆类型分,有生产堆元件、动力堆元件、研究堆元件等;按元件几何形状分,有柱状、棒状、板状、条状、环状、球状、棱柱状等;按元件组分特征分,有金属型、陶瓷型和弥散体型等;按物理形态分,有固态核燃料、液态核燃料(溶液堆、熔盐堆放)等等。
    2.核燃料元件标准高
    燃料元件一般由包壳和芯体组成。包壳材料有铝合金、镁合金、锆合金、不锈钢和石墨等。芯体有铀-铝合金、二氧化铀、铀碳化物、铀钚氧化物、铀硅铝弥散体等。芯体一般经过烧结加工制成,为防止芯体膨胀变形后损害包壳,芯体和包壳间留有微小空隙(约0.1毫米),中间充以氦气(20~30大气压),然后严格焊封。因为燃料元件在反应堆中所处的条件十分恶劣,长期受到强辐照、高温、高流速,甚至高压的作用,所以要求燃料元件具有耐温、耐压、耐辐照、耐冲击和耐腐蚀等高指标品质,以保证使用期间其性能、形状和尺寸保持稳定不改变。
    燃料组件插入反应堆中,在反应堆中“燃烧”之后产生很强的放射性,元件破损就会造成放射性泄漏释出。所以燃料元件不仅在反应堆“燃烧”过程中,就是从反应堆中卸出之后,保存在贮存水池中和直到后处理之前,都不希望出现破损和泄漏。
    3.核燃料元件反复受考验
    燃料元件按一定排列方式组成的组合构件,即燃料组件。堆型不同,燃料组件有别。燃料组件要模拟反应堆的安装和使用条件,做各种堆外试验和堆内考验,包括:结构强度和刚度试验;水力阻力和流速分布试验;临界热流密度试验;格架流场和水流交混试验;水力冲刷试验;吊装运输试验;装换料试验等等。考验燃料组件的力学性能、热工水力学性能和辐照性能。
    由于反应堆专家和工程师们不断改进材料的品质和制造工艺,燃料元件的性能不断提高,目前燃料元件的破损率已从万分之一降低到百万分之一。

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