移动型核反应堆电源用氢化锆慢化剂部件制备技术及应用

移动型核反应堆电源适用于为空间、海洋、偏远陆地环境提供kW~MW级电功率,具有寿命长、能量密度大、不受日照等环境影响的特点,是适用于海、陆、空、天任务理想的电源,受到越来越多国家的关注和科技布局.中子慢化剂是移动性核反应堆堆芯关键的部件,用途是将裂变产生的快中子(能量2, MeV)降速为热中子(能量0.025, eV),以保证链式反应并提高燃料使用效率.国际上以俄罗斯TOPAZ、美国SNAP为代表的空间核反应堆电源采用氢化锆作为慢化剂材料,俄罗斯、美国对氢化锆的研究、制造及其应用处于世界领头地位,并且成功发射空间核反应堆电源,法国、德国、日本等国家也对空间核反应堆电源开展了研究.前苏联两次成功发射了装配有氢化锆的空间核反应堆电源,进行了13次地面试验;俄罗斯TOPAZⅡ空间堆如图1所示,其氢化锆慢化剂如图2所示,H/Zr=1.85,蜂窝煤结构,孔中安装热离子发电元件.美国SNAP-10A空间堆示意如图3所示,其燃料元件为U-Zr-H三元体系,是美国迄今为止仅有的一台发射升空的空间核反应堆电源.