《高溫反應堆核燃料陶瓷塗層的基礎研究》是依託上海交通大學，由肖平擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高溫反應堆核燃料陶瓷塗層的基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：肖平
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高溫氣冷反應堆是新一代的先進、安全的核能系統，其燃料為氧化鈾小球（直徑約0.5mm），被包裹在熱解碳PyC層和碳化矽層組成的多層球殼內，因此被稱為TRISO(Tri-layered isotropic)型燃料顆粒。與傳統壓水堆相比，這種燃料顆粒可大幅提高反應堆的安全性。一般來講，SiC層是保證燃料顆粒結構完整性的關鍵，同時也是保證核反應裂變產物不泄漏的關鍵。因此，對SiC層力學性能，以及裂變產物如何在SiC層中擴散機制的研究是發展高溫氣冷堆用TRISO顆粒的基礎。 本研究將解決以下關鍵科學問題： 1. 研究流化床化學氣相沉積製備熱解PyC層、SiC層以及ZrC層的製備工藝。 2. 研究SiC和ZrC塗層的高溫力學性能。 3. 研究SiC和ZrC塗層在力學載荷下的變形機制。 4. 裂變產物銀與SiC和ZrC的反應機制。 目標是為新一代高溫氣冷堆開發出安全可靠的燃料顆粒。
結題摘要
TRISO包覆型燃料顆粒因在中子輻射下具有優異的高溫耐受性和穩定性，使其在高溫氣冷堆中的套用備受關注。SiC層作為TRISO 燃料顆粒體系的核心，是控制TRISO 燃料顆粒熱傳導和失效的關鍵因素。由此，課題組通過改變工藝參數，製備了四種不同的TRISO包覆型燃料顆粒，系統分析了TRISO顆粒的微觀組織（如SiC層結構、晶粒大小）及其對整個包覆燃料顆粒力學性能的影響，獲得了最佳的TRISO包覆燃料顆粒沉積工藝。同時，課題組開發了採用拉曼光譜儀技術測量TRISO顆粒各層的熱導率的實驗方法，並建立了雷射測量燃料顆粒各層熱導率的物理模型，該技術突破傳統技術對樣品尺寸的限制，能夠測量微區的熱導率，適合在TRISO顆粒中套用。此外，課題組通過模擬壓水堆正常工況條件，系統研究了TRISO顆粒的水熱腐蝕行為，揭示了TRISO顆粒在水熱環境下的腐蝕機制。並對其力學性能（斷裂強度）進行表征。揭示了影響TRISO顆粒斷裂強度的原因。依託本項目經費資助，已在J.Am.Ceram.Soc、J.Eur.Ceram.Soc等國際知名期刊發表文章3篇，待發表文章1篇。
