10MW高温气冷堆包覆燃料颗粒的研制

我国10MW高温气冷堆采用全陶瓷型包覆颗粒球形燃料元件。TRISO型包覆燃料颗粒由燃料核芯、疏松热解碳层、内致密热解碳层、碳化硅层和外致密热解碳层组成。采用丙烯和乙炔混合气体制备致密热解碳层以及四层连续包覆的新工艺,开展生产工艺条件试验,系统地研究了生产工艺和性能之间的关系,摸索出最佳生产工艺条件。用化学气相沉积方法在150mm流化床沉积炉系统中批量生产出TRISO型包覆燃料颗粒。用扫描电镜观察分析了包覆燃料颗粒的微观结构,包覆燃料颗粒的制造破损率为3.4×10-6,冷态性能达到我国10MW高温气冷堆设计要求。包覆燃料颗粒辐照考验结果(放射性裂变产物释放率R/B为1×10-6左右)表明,包覆燃料颗粒的质量可以满足10MW高温气冷堆安全运行的要求。

制备致密热解炭层的新工艺研究

致密热解炭在工业各个技术部门正在得到广泛的应用。本文介绍采用丙烯（Ｃ３Ｈ６）和乙炔（Ｃ２Ｈ２）的混合气体制备致密热解炭层的新工艺，以消除只用丙烯作为反应气体时产生的热效应问题，讨论了沉积温度、反应气体浓度对致密热解炭层性能的影响。

高温气冷堆包覆燃料颗粒研制

在流化床包覆炉中，采用化学气相沉积法系统地研究了制备包覆燃料颗粒的工艺参数和性能之间的关系，摸索出了疏松热解碳层（沉积温度１３５０℃，乙炔气体浓度８５％）、致密热解碳层（沉积温度１４３５℃，丙烯气体浓度２５％）和碳化硅层（沉积温度１６００℃，甲基三氯硅烷浓度１．８０％）的最佳工艺条件，总结出了经验公式，制备出了疏松热解碳层密度为０．９９ｇ／ｃｍ３、致密热解碳层密度为１．８９ｇ／ｃｍ３和碳化硅层密度为３．２１ｇ／ｃｍ３的合格ＴＲＩＳＯ型包覆燃料颗粒。

10MW高温气冷堆首次装料的包覆燃料颗粒研制

10MW高温气冷堆采用全陶瓷TRISO型包覆颗粒燃料元件。TRISO型包覆燃料颗粒由燃料核芯、疏松热解炭层、内致密热解炭层、碳化硅层和外致密热解炭层组成。本工作研究用于生产包覆燃料颗料的具有多气体入口的新型喷动流化床和4层连续包覆工艺。采用化学气相沉积方法在150mm直径流化床沉积炉中生产出10MW高温气冷堆的包覆燃料颗粒。用扫描电镜观察研究了包覆燃料颗粒的微观结构。包覆燃料颗粒的制造破损率为3.4×10^(-6)。包覆燃料颗粒的辐照考验结果(包覆燃料颗粒的裂变产物^(85)Kr^m释放率为10^(-6))表明,包覆燃料颗粒的性能可以满足我国10MW高温气冷堆的设计要求。

10MW高温气冷堆包覆燃料颗粒辐照考验

TRISO型包覆燃料颗粒由燃料核芯、疏松热解炭层、内致密热解炭层、碳化硅层和外致密热解炭层组成。在冷态性能检验合格的基础上,进行了10MW高温气冷堆包覆燃料颗粒的静态辐照试验和动态回路辐照试验。在辐照温度1000℃、累积快中子注量1.28×1025m-2和燃耗(以金属铀计)达到95GW·d·t-1时,包覆燃料颗粒的放射性裂变产物85Krm的释放率为1.02×10-6,辐照后检验未发现包覆燃料颗粒破损。辐照考验结果表明,包覆燃料颗粒的性能可以满足我国10MW高温气冷堆安全运行的要求。

AlN/W多层体共烧过程中的应力

研究了１８５０℃高温烧结ＡｌＮ／Ｗ多层体烧结应力状态和产生原因，结果表明ＡｌＮ与Ｗ在１８５０℃共烧时，不同阶段下烧结应力状态有所不同：在升温阶段，Ｗ层受平面拉应力作用，Ｗ层烧结速率降低，导致表面Ｗ膜内存在大量空洞；而内部Ｗ布线受到径向拉应力的作用．在保温阶段，与表面Ｗ焊盘接触的ＡｌＮ受到拉应力的作用；与内部Ｗ线接触的ＡｌＮ受到环向拉应力的作用．由于环向拉应力的存在，导致ＡｌＮ的烧结速度和烧结密度显著降低。

包覆燃料颗粒及应用

介绍了包覆燃料颗粒技术及包覆燃料颗粒的结构和制备过程,探讨了包覆燃料颗粒及其技术的潜在应用方向。

高温气冷堆包覆燃料颗粒──疏松热解炭层包覆工艺研究

疏松热解炭层是高温气冷堆包覆燃料颗粒的主要组成部份，本文介绍了疏松热解炭层对高温气冷堆技术研究和发展的贡献，它在包覆燃料颗粒中的功能及对它的要求，密度低于５０％理论密度的疏松热解炭层的包覆工艺研究和结果。

高温气冷堆包覆燃料颗粒研究──热解碳化硅的强度和弹性模量

本文介绍高温气冷堆包覆燃料颗粒（ＣＰ）ＳｉＣ层强度和弹性模量的测定方法及热解沉积温度对ＳｉＣ强度和弹性模量的影响。

10MW高温气冷堆燃料元件辐照后检验

为了评价10MW高温气冷堆(HTR10)用燃料元件的性能,从第1和第2生产批次中分别随机抽取两个球形燃料元件进行辐照考验。辐照考验在俄罗斯的IVV2M堆内进行,采用动态辐照试验的方法,可分别控制每个辐照盒中燃料元件的温度和测量气态裂变产物的释放。辐照后检验包括外观检查、尺寸测量、固体裂变产物在基体石墨内的分布测量、包覆燃料颗粒破损率测量和金相观察。辐照后检验结果表明:辐照没有引起燃料元件中包覆燃料颗粒的破损,生产的燃料元件满足10MW高温气冷堆的设计要求。

浅喷动床内多气体入口对颗粒涂敷层的影响

本文介绍了一种应用于核燃料颗粒涂敷的具有多气体入口的浅喷动床,研究了其中的气体入口和反应气体的布置,通过控制涂敷反应发生区域,提高了颗粒涂敷层厚度和颗粒直径分布的均匀性。

高温气冷堆包覆燃料颗粒──热解碳化硅层包覆工艺研究

ＴＲＩＳＯ包覆燃料颗粒阻挡固态放射性裂变产物扩散释放的能力比ＢＩＳＯ包覆燃料颗粒高２─４个数量级，是未来高温气冷堆首选的燃料。它的优越性能来源于碳化硅。本文研究了热解沉积温度对碳化硅密度和组织结构的影响，１５５０℃热解沉积制得的碳化硅具有最佳的结果。

气相生长炭纤维增强的C／C各向同性复合材料

用冷压成型和热压成型工艺制备了以气相生长炭纤维为增强剂的Ｃ／Ｃ各向同性复合材料。冷压成型的复合材料炭化处理后尺寸膨胀，密度只能１．３８ｇ／ｃｍ~３，但其弯曲强度达３４ＭＰａ，弹性模量达２．２×１０~４ＭＰａ，比密度为１．７５ｇ／ｃｍ~３的核石墨分别高５０～１００％和２００～３００％，热压成型的复合材料弯曲强度达５７ＭＰａ，弹性模量５３×１０~４ＭＰａ，断裂韧性４．７２ＭＰａｍ^（１／２），其性能远高于核石墨。

包覆燃料颗粒的形状分选

畸形燃料核芯及包覆燃料颗粒是燃料元件制造过程中破损率的主要来源之一。本文涉及采用倾斜振动板式分选机对畸形燃料核芯和包覆燃料颗粒进行分选。该机对畸形颗粒的分选效率约为95％。

高温气冷堆包覆燃料颗粒－致密热解碳层包覆工艺研究

致密热解碳层是高温气冷堆包覆燃料颗粒必要的组份，本文介绍了致密热解碳层的功能和要求，研究了热解沉积温度对热解碳密度，沉积效率和沉积速率的影响。制备密度为１．９０±０．１０ｇ／ｃｍ３．致密热解碳层的温度范围是１３６０～１４２０℃，根据试验研究所获得的数据进行了工艺设计，实验结果与预期值基本符合。

多气体入口的喷动床的喷动过程

本文叙述了一种适合于颗粒涂覆用的，具有特殊的多气体入口的喷动床。研究了这种喷动床在不同气流量和松装体积时的五种特征状态，给出了各种状态下的颗粒循环特点，并描述了在不同气流量和松装体积区间内出现不同喷动状态的相图。

流化床中包覆燃料颗粒的制备及应用

包覆燃料颗粒由燃料核芯、疏松热解炭层、内致密热解炭层、碳化硅层和外致密热解炭层组成.本工作设计建造了不同直径和结构的流化床沉积炉系统,探讨了流化床的结构、气体流量对颗粒流化状态的影响:采用化学气相沉积方法生产出的包覆燃料颗粒不仅应用于我国10 MW高温气冷堆燃料元件的制备,而且探讨了包覆燃料颗粒的其它应用.

用于石油开采的陶粒支撑剂

压裂支撑剂是石油和天然气工业需要的重要材料之一,高质量的压裂支撑剂对提高油井的经济效益有明显的作用.本文采用扫描电子显微镜、X光衍射仪和粒子分析仪等,对用铝矾土制造的陶粒支撑剂进行初步研究,提出提高产品质量的可能的途径.

碳化锆镀层的化学气相沉积

碳化锆是一种重要的高熔点、高强度和耐腐蚀的高温结构材料。为了进一步发展和开发利用高温气冷堆 ,用碳化锆镀层替代碳化硅镀层制备新型的包覆燃料颗粒。采用化学气相沉积的方法 ,选用四氯化锆、丙烯、氢和氩的反应体系 ,在直径为 5 5 m m的流化床沉积炉中制备碳化锆镀层。为控制四氯化锆粉末的流量研制了专用的送粉装置。研究表明碳化锆镀层的密度随沉积温度而变化 ,反应气体中碳锆的原子数比值和氢氩流量比值影响碳化锆镀层性能和结构。在沉积温度 16 0 0℃左右 ,反应气体中碳锆的原子数比值小于0 .5和氢氩流量比值大于 1.0时 。

高温气冷堆包覆燃料颗粒的化学气相沉积

我国正在建造１０ＭＷ高温气冷堆，包覆燃料颗粒的研制是高温气冷堆的关键技术之一。ＴＲＩＳＯ型包覆燃料颗粒是由燃料核芯、疏松热解碳层、内致密热解碳层、碳化硅层和外致密热解碳层组成。采用化学气相沉积方法，选用乙炔、丙烯、甲基三氯硅烷和氢气作为反应气体，在直径为５５ｍｍ锥形流化床包覆炉中制备包覆燃料颗粒。本文系统地研究了工艺参数和性能之间的关系，摸索出疏松热解碳层、致密热解碳层和碳化硅层的最佳包覆工艺条件，总结出经验公式，用扫描电镜观察了包覆燃料颗粒的微观结构，制备出满足设计要求的ＴＲＩＳＯ型包覆燃料颗粒。