高温气冷堆包覆燃料颗粒破损率研究

包覆燃料颗粒是高温气冷堆燃料元件的关键组成部分，是阻挡放射性裂变产物释放的主要屏障。包覆燃料颗粒的破损率是一项直接影响高温气冷堆运行安全特性的重要质量监控指标。采用燃烧－硝酸浸取法（在 ８５０ ℃空气中灼烧， ９ｈ； ９０ ℃， ７ｍｏｌ／Ｌ ＨＮＯ３， １０ｈ）对包覆燃料颗粒的破损率进行了测试研究。制定了测试流程，给出包覆燃料颗粒的自由铀含量与浸取时间的关系曲线，确定了最佳的试验温度、硝酸浓度和浸取时间等测试条件，并对６组包覆燃料颗粒破损率测试结果进行了分析讨论。     

高温气冷堆包覆燃料颗粒尺寸的光电测长法

包覆燃料颗粒是高温气冷堆燃料元件的重要组成部分，燃料颗粒（直径约１ｍｍ）的尺寸是重要的性能指标。光电测长法采用分辨率为０．０２μｍ的高精度光栅作为传感器，接触式直接量测被测物体，最大限度地减少了测量误差。光电测长系统由光电传感器测试头、样品工作台、台式光栅数显表和微机数据采集处理系统组成。测量２００个包覆燃料颗粒尺寸需要３０ｍｉｎ。测量的重复性偏差为０．０５μｍ。光电测长法完全能满足包覆燃料颗粒尺寸在线检测要求     

喷动床多气体入口对燃料颗粒包覆工艺的影响

包覆燃料颗粒的制备是 10 MW高温气冷堆中的关键技术。论文介绍了一种用于生产包覆燃料颗粒的具有多气体入口的新颖喷动床 ,通过不同气体入口条件下的包覆试验 ,揭示了该喷动床具有包覆反应区向喷管区收缩的特点 ,该特点可使得包覆层更均匀 ,密度低 ,颗粒周期性循环对包覆层性能波动的影响减弱等等 ;同时该喷动床的喷动高度低 ,减少了颗粒因碰撞而导致的包覆层裂纹。因此 ,该喷动床适合于包覆燃料颗粒的制备     

高温气冷堆包覆燃料颗粒初步辐照考验

包覆燃料颗粒是高温气冷堆燃料元件的关键组成部分.辐照考验是检验燃料元件性能的重要环节.为检验中国研制的10MW高温气冷试验堆包覆燃料颗粒的质量,在德国于利希研究中心的试验堆FRJ-2中进行了初步的辐照考验.包覆燃料颗粒装在密闭的容器内进行静态辐照考验.辐照时燃耗约5 % fima,辐照温度400～500℃.辐照后经宏观检查、瓷相检验以及用γ探测仪检测放射性活度后,确认这批包覆燃料颗粒没有释放出裂变产物,包覆燃料颗粒完好,没有破损.     

高温气冷堆包覆燃料颗粒的化学气相沉积

我国正在建造１０ＭＷ高温气冷堆，包覆燃料颗粒的研制是高温气冷堆的关键技术之一。ＴＲＩＳＯ型包覆燃料颗粒是由燃料核芯、疏松热解碳层、内致密热解碳层、碳化硅层和外致密热解碳层组成。采用化学气相沉积方法，选用乙炔、丙烯、甲基三氯硅烷和氢气作为反应气体，在直径为５５ｍｍ锥形流化床包覆炉中制备包覆燃料颗粒。本文系统地研究了工艺参数和性能之间的关系，摸索出疏松热解碳层、致密热解碳层和碳化硅层的最佳包覆工艺条件，总结出经验公式，用扫描电镜观察了包覆燃料颗粒的微观结构，制备出满足设计要求的ＴＲＩＳＯ型包覆燃料颗粒。     

X光照相法测量高温气冷堆燃料微球包覆层厚度

高温气冷堆对燃料微球各包覆层的厚度有严格的要求。测量包覆层厚度常用的方法是Ｘ射线照相法，瓷相磨片法，光学颗粒尺寸分析仪法和Ｖ型槽法。本文描述了用Ｘ射线照相法测量包覆层厚度的测量过程。采用光栅技术，用９８Ｊ型精密测量投影仪对Ｘ光底片进行测量，用微机采集和处理数据。该测量方法的测量重现性好，对一选定的微球重复测量直径２０次，标准偏差１μｍ左右。该测量方法是无损检验，测量精度高，速度快，过程便于监督，适合于燃料微球生产过程中的在线测量。     

流化床-化学气相沉积法制备金属涂层包覆燃料颗粒

含有Nb、Zr、W等金属包覆层的包覆型燃料颗粒是一种新型的燃料元件形式,在核工业中有重要应用。该文利用流化床-化学气相沉积(FB-CVD)法,制备得到了含有金属包覆层的新型包覆颗粒,研究了热态输运与冷态输运2种方式对金属卤化物前驱体的载带,最终成功制备得到了纯相金属Nb与金属Zr包覆层。实验结果表明,金属包覆层可有效提升包覆颗粒整体的力学性能。该文还研究了沉积温度、前驱体输运、包覆层氧化等不同因素对沉积速率的影响。结果表明:CVD制备的金属包覆层可有效提升包覆颗粒整体的压碎强度,但抗氧化性较差,不适用于直接在氧化环境下制备与使用,可作为包覆颗粒的中间涂层。     

碳化锆镀层的化学气相沉积

碳化锆是一种重要的高熔点、高强度和耐腐蚀的高温结构材料。为了进一步发展和开发利用高温气冷堆 ,用碳化锆镀层替代碳化硅镀层制备新型的包覆燃料颗粒。采用化学气相沉积的方法 ,选用四氯化锆、丙烯、氢和氩的反应体系 ,在直径为 5 5 m m的流化床沉积炉中制备碳化锆镀层。为控制四氯化锆粉末的流量研制了专用的送粉装置。研究表明碳化锆镀层的密度随沉积温度而变化 ,反应气体中碳锆的原子数比值和氢氩流量比值影响碳化锆镀层性能和结构。在沉积温度 16 0 0℃左右 ,反应气体中碳锆的原子数比值小于0 .5和氢氩流量比值大于 1.0时 ,可以制备出高密度的碳化锆镀层     

致密热解碳层的混合气体包覆工艺研究

致密热解碳层是高温气冷堆包覆燃料颗粒的关键组成。该文介绍了在流化床包覆炉中采用丙烯（Ｃ３Ｈ６）和乙炔（Ｃ２Ｈ２）的混合气体作为反应体系的包覆工艺，以消除只用丙烯作为包覆气体时产生的热效应。讨论了包覆工艺参数（沉积温度、乙炔浓度等）对致密热解碳层的密度、沉积速率和碳利用率的影响，确定了制备致密热解碳层的最佳工艺条件。研究的结果在生产规模流化床包覆炉中得到了验证和实际应用。     

高温气冷堆椭球形包覆燃料颗粒应力及破损率

包覆燃料颗粒是高温气冷堆燃料元件的关键组元,在制备过程中,由于各种因素会产生非理想球型的包覆燃料颗粒。针对清华大学10 MW高温气冷堆(HTR-10)包覆燃料颗粒的结构,对典型的非理想球形包覆燃料颗粒建立了椭球模型,用薄壳理论计算了应力分布,用PANAMA程序计算了不同椭球长径比下的颗粒破损率。结果表明:椭球形颗粒的最大应力和破损率随椭球长径比增大而增大,与理想球形相比破损率提高了不到一个量级,仍小于10-8,因此,这对燃料元件来说是安全可靠的。     

镍包覆竹纤维作为毫米波干扰材料的性能

为研制一种粒子尺度适宜、悬浮性能好、衰减性能高的毫米波干扰材料,以轻质、中空的竹纤维为基体,采用化学镀法制备镍包覆竹纤维,检测了镍包覆竹纤维的常规理化性能与3、8 mm波衰减性能。镍包覆竹纤维的制备工艺为除油→敏化→活化→化学镀镍,镀液为碱性镀液。分析结果表明,竹纤维表面包覆较完整,包覆层为Ni/P合金镀层;镍包覆竹纤维粒径在350~1250μm,长径比为15~50,有效密度为2.45g/cm3,粉末电阻率为19.14μΩ.cm;常温磁性能测试结果表明材料呈铁磁性。在分散密度7 g/m2条件下,以静态法测得镍包覆竹纤维衰减3 mm波13.6 dB,衰减8 mm波28.8 dB。镍包覆竹纤维衰减毫米波的机理为电损耗吸收、磁损耗吸收和散射。     

畸形 UO_2 芯核的份额测定

高温气冷堆一回路的放射性物质主要取决于包覆燃料颗粒在燃料元件制造过程中和辐照条件下的破损率，畸形ＵＯ２芯核（椭球状、带小尾巴形和连体等）是燃料元件制造过程中包覆燃料颗粒发生破损的主要原因之一，因此燃料元件设计中，畸形ＵＯ２芯核的份额要求小于１×１０－４，即在９５％的置信度下，在随机抽取的近３００００个ＵＯ２芯核中不允许有１个畸形芯核。报道了检查畸形芯核的抽样方案和检验方法，该方法是将随机抽取的样品通过一块平板，控制平板的倾斜度、振幅和频率，可以有效地将畸形芯核从样品中分离出来。实践表明该方法速度快，结果可靠，将用于１０ＭＷ高温气冷堆燃料元件的生产。     

化学镀Ni—P—PTFE（聚四氟乙烯）的研究

在电镀液、化学镀液中加入非水溶性的固体颗粒使其与金属离子共沉积在镀件上，对改善镀层的使用性能具有特殊意义，PTFE对提高镀层的润滑性与耐磨性起重要作用。章就化学镀Ni-P-PTFE镀液性质；镀液中PTFE含量对镀层的沉积速度，镀层中PTFE含量的影响，镀液的温度对沉积速度及镀层中PTFE含量的影响进行研究；对镀层的性能：孔隙率、成分、密度、硬度、镀层晶化温度、电化学特征参数等进行了测定，从而为实际应用提供了依据。     

热喷涂用Ni/WC金属陶瓷粉的化学镀制备

对非金属化学镀镍活化方法的研究进行了概述，提出了以盐为活化剂的直接活化新工艺．采用这种活化法，首先在碳化钨颗粒表面吸附上具有催化活性的Cl^-，然后进行化学镀镍，得到均匀、致密、完整的Ni-P合金包覆层，并对镀镍合金层成分进行了能谱分析以及镀覆层形貌进行扫描电镜观察．结果表明，镀覆层除镍、磷元素外，实验过程中未引入杂质元素，镀层为典型的低磷层形貌。     

燃料颗粒包覆过程冷态模拟的压强研究

包覆燃料颗粒是１０ＭＷ高温气冷堆球形燃料元件的核心。在直径为５５ｍｍ冷态模拟流化床中对核燃料颗粒的喷动状态进行了模拟研究。运用静压探针研究了床内压降随流化气体速度变化的关系以及压降的轴向分布。而且从压降－气体速度关系曲线进一步判别床内死区情况,运用余弦关系近似描述了压降的轴向分布。实验结果表明本研究对包覆工艺具有参考价值。     

非水溶液四氢呋喃有机体系铜基电镀铝的研究

主要对AlCl3和LiAlH4溶于四氢呋喃有机体系镀层的表面形貌、电镀参数、温度以及镀层的厚度进行了研究.结果表明:当电流密度或电压低时,核密度低,形变能是控制颗粒形状的主要因素,析出铝颗粒呈碟状;当电流密度或电压高时,核密度高,表面能成为主导因素,铝颗粒呈球状.实验结果还表明,电流密度或电压是影响形核密度和颗粒形貌的关键因素.采用此方法可以获得平滑、光亮、致密与基体附着良好的镀层.     

化学沉积法制备Ni-P-SiC(C)复合镀层的研究

选择廉价的SiC和石C颗粒作为复合镀层添加物，用化学沉积法在碳钢表面制度Ni-P-SiC(C)复合镀层，研究了复合镀层的制备工艺，镀液配方以及复合镀层的性能等，结果显示：风表面开成的复合镀层厚薄均一，SiC和石墨C颗粒在镀层中分布均匀，镀层开成速度理想，表明本文采用的工艺技术合理可行，与单一的Ni-P镀层相比，Ni-P-SiC和Ni-P-C复镀层耐磨性能均有不同程度的提高，而将2种不同性能的SiC和C颗粒同时加入槽液，形成的Ni-P-SiC－C复合镀层具有最优异的耐磨性能。     

Ni-W-P-Al_2O_3复合镀层的制备与抗高温氧化性能

采用直流电沉积技术制备了Ni-W-P-Al_2O_3复合镀层,通过控制镀液中Al_2O_3颗粒的质量浓度及颗粒的粒径,研究了Al_2O_3颗粒对复合镀层表面微观形貌、镀层厚度及抗高温氧化性的影响,并对复合镀层的附着力强度进行了测试.结果表明:通过控制镀液中Al_2O_3颗粒的质量浓度可以获得不同成分的复合镀层;一定质量浓度的Al_2O_3颗粒可以细化Ni-W-P合金镀层的胞状组织,并且纳米颗粒对镀层的细化效果明显优于微米颗粒;Al_2O_3颗粒的质量分数和尺寸对Ni-W-P-Al_2O_3复合镀层的厚度有明显的影响;镀液中Al_2O_3颗粒的质量浓度为15g/L时所得镀层的抗高温氧化性最好;镀层附着力达到1级标准,Ni-W-P合金复合镀层与基体结合良好.     

包覆火药破孔规律的研究

为了弄清包覆火药降低温度系数，提高初速的机理，该文用中止实验的方法研究了包覆火药的破孔过程，给出了破孔率及破孔率温度系数的定义，讨论了破孔率与温度、压力以及装填密度的关系，分析了破孔率温度系数与弹道温度系数的一致性。这对建立包覆火药装药的内弹道模型和包覆火药的质量检测标准以及预估包覆火药装药的弹道温度系数都具有重要意义。     

颗粒导电性对铁-硅复合镀层形貌及硅含量的影响

将硅含量(质量分数)为30%,50%和70%的铁硅合金粉和纯硅粉作为复合电沉积法制备高硅镀层的颗粒,研究颗粒的导电性对镀层形貌及硅含量的影响。研究结果表明:颗粒硅含量越低,其导电性越高;采用水平电极电镀时,颗粒硅含量是影响镀层硅含量的主要因素;而采用竖直电极电镀时,颗粒的电导率是影响镀层硅含量的主要因素,由Fe-30%Si合金颗粒电镀获得的镀层硅含量最高,而且镀层中颗粒形貌由原来不规则状变为圆丘状,而纯硅颗粒形貌没有发生明显变化,说明在电镀的过程中颗粒的导电性能促进其共沉积。