高温气冷堆燃料元件的自由铀含量

近代低富集度3层包覆颗粒(Modern LEU TRISO Particles)燃料元件的大量辐照试验表明:在高温气冷堆正常运行工况下,燃料元件的包覆燃料颗粒一般不会发生破损,放射性裂变产物的释放主要取决于制造引起的自由铀含量(燃料元件中没有被Sic层完整包覆的燃料颗粒铀量和总铀量之比).燃烧-浸取(Burn-Leach)法可以灵敏、准确地测量自由铀含量.本文介绍了燃烧-浸取法,给出了10MW高温气冷实验堆(HTR-10)首炉燃料元件自由铀含量的测量结果.

包覆燃料颗粒中自由铀含量的研究:激光荧光法

包覆燃料颗粒经在空气中高温灼烧后，用硝酸浸取游离的铀形成铀酰离子（ＵＯ２＋２），在溶液中ＵＯ２＋２与Ｊ—２２抗干扰（铀）荧光试剂（简称Ｊ—２２）形成稳定的络合物，该络合物在激光的激励下发出荧光，其强度与溶液中铀的浓度成正比。利用激光荧光仪可测量溶液中铀的含量（采用标准加入法可直接测定），从而计算出包覆燃料颗粒中的自由铀含量。该方法测定微量及痕量铀的总测试误差小于１０％，杂质不干扰铀的定量分析。

球床式高温气冷堆示范工程球形燃料元件的研制

为满足球床式高温气冷堆(HTR-PM)示范工程对球形燃料元件大批量生产、单球高铀含量和低破损率的要求,必须对10MW高温气冷堆时期的球形燃料元件生产工艺进行改进和优化。通过对基体石墨粉、穿衣、压制、车削和热处理等关键设备及相关工艺进行重新设计和优化,建立了规模化的球形燃料元件生产工艺。采用该工艺生产的球形燃料元件,冷态性能如压碎强度、热导、磨损和腐蚀等均满足HTR-PM的技术指标,特别是球形燃料元件的平均自由铀含量与HTR-PM球形燃料元件的自由铀含量指标(6.0×10-5)相差近1个数量级。采用优化后的规模化生产工艺,成功地研制出符合HTR-PM技术要求的球形燃料元件。

球形燃料元件中包覆燃料颗粒的化学分析

报道了高温气冷堆球形燃料元件中包覆燃料颗粒的表面铀沾污、自由铀含量及包覆燃料颗粒的装铀量等性能指标的测试方法、范围及测量误差。利用激光荧光法测量并计算了包覆燃料颗粒中的自由铀含量及表面铀沾污 ,利用电位滴定法测量了包覆燃料颗粒的装铀量。结果表明 ,经 4层连续包覆的包覆燃料颗粒的质量符合并满足高温气冷堆球形燃料元件对包覆燃料颗粒的设计要求。