补充资料：高温气冷堆燃料元件

高温气冷堆燃料元件
fuel element of high temperature gas-cooled reactor

　　高温气冷堆燃料元件fuel element。f high tem-perature gas一cooled reaetor用于高温气冷堆，由包覆燃料颗粒和石墨基体材料组成的全陶瓷核燃料元件。简称高温堆燃料元件。20世纪40年代中，人们就提出高温气冷堆的概念。由于没有找到能在高温下包容燃料和裂变产物的材料，无法解决放射性安全问题，其研究停止下来。50年代末，高温气冷堆的研究和发展被重新提出。最初，人们还是按传统的燃料元件设计概念来设计高温堆燃料元件，用不渗石墨管来代替金属包壳包容燃料和裂变产物，这在技术上是十分困难的，也不经济。60年代初，BISO包覆燃料颗粒研制成功，解决了高温下包容燃料和裂变产物问题。60年代中，TRISO包覆燃料颗粒研制成功，标志着高温堆燃料元件技术的成熟。 包覆燃料颗粒一种用疏松和致密陶瓷材料复合包覆的球形燃料颗粒。简称包覆颗粒。是高温堆燃料的最小单元<。将其弥散分布在石墨基体里，可制成各种形式的燃料元件。疏松层又称缓冲层，是密度为lg/c m3左右的热解碳。它提供气态裂变产物的存储空间，隔离燃料和致密层，避免它们之间发生相互作用而导致致密层破损。致密层可以是单层的，也可以是多层复合的。通常单层的用高密度各向同性热解碳;多层的则复合包覆上热解碳、热解碳化硅、碳化错等。致密层包容燃料和裂变产物，以保证放射性安全。常用的包覆燃料颗粒有BISO和 TRJSO两种结构(见图)。其制造工艺如下:用溶胶凝胶法把易裂变材料、可转换材料的氧化物、碳化物或它们的混合物，制成直径为0.2一o.smm的球形颗粒，然后在流态化床中用化学气相沉积法依次包覆上各层，其总厚度约0.2mm。 燃料元件包覆燃料颗粒的尺寸小，必须将其弥散在石墨基体里制成一定尺寸和形状的嫌料元件，才能有效地导出裂变释放出来的能量。石墨同时也是反应堆的慢化剂。燃料元件按结构可分成以下两大类。 ①球形嫩料元件:由直径为50mm的燃料区和厚度为smm的外壳组成。燃料区为包覆燃料颗粒和石墨基体的均匀混合物，外壳为相同的石墨基体材料，嫩料区与外壳之间没有物理上的分界面。燃料元件在橡皮模中用准等静压的工艺成型，然后经机加工和热处理而成。球形燃料元件已用于德国AVR和THTR堆中，有20多年的运行经验。 ②柱状燃料元件:有两种结构形式。一种是美国燃料核芯疏松热解碳层致密热解碳层BISO包覆嫩料顺粒琳料核芯硫松热解碳层内致密热解碳层热解碳化硅层外致密热解族层 b TRISO包搜姗料顺枚 包覆燃料颗粒圣·弗伦堡(F ortst.Vrain)堆及其后续高温堆燃料元件。它是在高793mm、对边宽360mm的六角石墨棱柱上，按正六角形栅格打上一组孔道，放入用石墨和粘结剂固结并经热处理的包覆燃料颗粒小柱，并加以密封，在六角栅格的中心，打上另一组通孔，作为冷却剂孔道而制成。另一种是柱在块中型，即在高580mm、对边宽360mm的六角石墨棱柱上，按正三角形栅格打孔，在孔中放入带定位片的燃料柱制成。燃料柱为装填石墨基体和包覆燃料颗粒环形压块的石墨管，冷却剂在燃料柱和孔道的环形间隙中流过，冷却剂载出裂变释放出来的能量。柱状燃料元件现已用于日本高温工程试验堆中(HTTR)。 特点高温气冷堆燃料元件的主要特点是，全部组分都是耐高温的陶瓷材料，可在1250℃下长期运行，反应堆冷却剂出口温度可达950℃以上，短时间运行温度可达1600℃，提高了反应堆的安全性;包覆燃料颗粒阻挡裂变产物释放能力很强，甚至可以阻止氛的扩散，因此有可能用它来生产聚变嫩料氛，嫩料利用效率高，燃耗深。(徐世江)
　　

说明：补充资料仅用于学习参考，请勿用于其它任何用途。