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SiC核燃料包壳材料

   2015-03-20 中国钢铁新闻网1700
核心提示: 锆合金作为核燃料包壳材料已经40多年,并经历了三代合金,而SiC是一种极具应用潜力的材料,有可能成为第4代核反应堆的包壳材料。

锆合金作为核燃料包壳材料已经40多年,并经历了三代合金,而SiC是一种极具应用潜力的材料,有可能成为第4代核反应堆的包壳材料。

这种材料的优点是:

1、熔点高

熔点高达2730℃,所以在冷却剂丧失(LOCA)事故发生时也不会发生危险。

2、不会放热

由于SiC与水蒸气反应活性很低,发生失水事故,温度升高也不会产生大量氢气发生危险,并且避免反应放热。

3、换料周期长

SiC水侧腐蚀速率很低,可以大大延长换料周期。

4、节省燃料

相比锆合金,SiC具有更低的中子吸收截面,可以节省25%的燃料。

5、安全

高的机械强度降低磨损导致失效的几率。

6、功率高

得益于SiC可以在LOCA工况下工作,可以提高约30%的功率。

7、废料处理容易

核燃料燃烧更充分,提高功率,减少废料的放射性,降低废料处理的难度。

这种材料的缺点是:

1、价格昂贵。

2、工艺不成熟,不能达到包壳管要求。

3、作为包壳管材料,工程应用数据缺乏。

4、获得许可证尚需漫长时间。

5、换用SiC做包壳,很多规格标准、反应堆设计都需重新配套。

SiC复合材料包壳管一般有两种:一种是SiC金属复合层,包壳管形式为:金属层+整体致密SiC层+纤维层结构。另一种就是纯SiC型,分为内、外两层,内层为整体致密SiC层;外层为SiC/SiC复合材料层。虽然,SiC材料可能成为第4代核反应堆的包壳材料,但仍需投入大量研究。

 
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