大晶粒UO2燃料芯块性能研究进展

大晶粒UO2芯块相比于传统UO2芯块而言,具有更低的辐照肿胀、更低的裂变气体释放量以及优异的抗芯块-包壳相互作用的能力.大晶粒UO2芯块作为高燃耗、长换料周期新型燃料具有很大的应用潜力,近年来受到越来越多的关注.国内外学者针对大晶粒UO2芯块开展了大量的研究,包括芯块的微观结构、烧结特性以及辐照行为等,结果表明,大晶粒UO2芯块在高燃耗和长换料周期条件下表现出优异的堆内性能,在提高压水堆核电站的经济性的同时,可以有效提高其安全性.近年来,研究人员针对大晶粒UO2芯块在欧洲、美国、俄罗斯和中国等国开展了大量的堆内辐照考验,考验的环境包括压水堆、沸水堆和高温堆等.对大晶粒UO2芯块堆内、外性能的相关研究,为芯块制备、堆内性能预测、反应堆燃料元件设计以及燃料元件工业化生产提供了支撑.本文根据国内外关于大晶粒UO2燃料芯块的研究进展,系统总结了大晶粒UO2芯块微观结构、堆外热-力学性能、大晶粒UO2芯块堆内行为,介绍了不同掺杂类型大晶粒UO2芯块的性能,分析了大晶粒UO2燃料元件行为,并指出了大晶粒UO2芯块应用所面临的问题.     

二氧化铈在铁氦双离子束协同辐照下的缺陷演化行为与机制

由于二氧化铈(CeO₂)与二氧化铀(UO₂)具有相同的立方萤石晶体结构、几乎相同的晶格参数和相似的物理性质,其常被用作UO₂的非放射性模拟燃料,以研究UO₂的辐照性能。本论文利用厦门多离子束与透射电镜联机设施,在650℃下采用400 keV Fe⁺&30 keV He⁺双离子束对CeO₂进行协同辐照;同时在辐照过程中,利用透射电镜(TEM)原位观察和分析了辐照缺陷(位错环和气泡)的演化特征与行为。结果表明：Fe⁺&He⁺双束协同辐照导致在CeO₂基体中形成了大量的位错环和气泡。在原位研究位错环的萌生、生长、湮灭与合并等行为基础之上,探究了相关机制。随辐照剂量增加,位错环的面密度先增加至峰值后降低,然后达到饱和、趋于稳定;而位错环的平均尺寸随辐照剂量增加总是增大。气泡的平均尺寸先出现一个快速增加,然后保持一个稳定值,随后再增大;而气泡的面密度则是先增加到峰...     

热管反应堆用钼铼合金的研究进展

热管反应堆是一种采用热管将堆芯产生的热量传导至反应堆二回路或热电转换装置的新型固态反应堆,具有设计结构紧凑、固有安全性高、运行特性简单等特点,在星表能源、深海探测和陆基电源等新兴领域具有广阔应用前景,因而成为目前国内外重点研发的新型反应堆之一。钼铼合金是在金属钼中添加元素铼形成的一种二元固溶体合金,铼元素独特的“铼效应”使钼铼合金在兼具钼合金优异高温力学性能的同时,还具备其他钼合金不具有的良好低温加工性能。同时,钼铼合金在高温下与UO₂、UN、UC等核燃料以及热管传热工质碱金属Li、Na、K等都具有良好的相容性,并且铼元素还是一种较好的谱移吸收体材料,可有效降低反应堆发生事故时的临界风险,因而成为国内外众多热管反应堆尤其是高温空间热管反应堆堆芯的设计材料。本文对热管反应堆用钼铼合金的研究现状及进展进行了归纳总结与梳理,包括钼铼合金的成分及相结构、钼铼合金的制造加工工艺、钼铼合金的热物理性能和力学性能等堆外性能,并对钼铼合金中子学特性、辐照性能、与燃料及热管传热工质的相容性等堆内应用性能研究现状进行了介绍。最后对钼铼合金未来的研究方向进行了展望,以期为钼铼合金的研发...     

中空六棱柱燃料元件热-力学性能研究

中空六棱柱燃料元件在高温气冷堆方面有广泛应用,为研究中空六棱柱燃料元件的堆内性能,评价其失效概率,针对高温气冷堆用中空六棱柱燃料元件进行了热-力学行为分析,采用多物理场耦合的方法计算了中空六棱柱燃料元件的热-力学行为,分析了中空六棱柱燃料元件在较低中子注量条件下的温度场、变形、应力分布以及失效概率。结果表明,中空六棱柱燃料元件的最高运行温度约为1020 K,SiC基体的最大应力约为107.32 MPa、失效概率为3.52×10?4,SiC基体较低的失效概率保证了燃料元件的结构完整性。在较低中子注量下,中空六棱柱燃料元件的运行温度和应力均较低并且可以保证结构完整,具有良好的堆内运行状态。      

球形MoRe14合金粉末激光选区熔化3D打印的工艺适配性

采用激光选区熔化3D打印技术制备了MoRe14合金制件。研究了激光扫描速度、激光功率对MoRe14合金组织及内部缺陷的影响。研究结果表明,采用激光选区熔化3D打印技术制备的MoRe14合金样品内部有明显的裂纹和孔洞存在。随着激光功率的升高或激光扫描速率的下降,激光能量密度提高,粉末颗粒间熔合更加紧密,样品内部孔隙减少,致密度提高,但是样品内容仍然存在一定孔洞、裂纹等缺陷。打印采用粉末冶金法制备的球形MoRe14合金粉末,激光功率为180 W,扫描速率为900 mm/s,扫描间距为0.07 mm时,MoRe14样品致密度最高,密度为10.6 g/cm³,相对密度为96.4%。