燃料包壳化学反应和相优化的U-Zr基金属燃料掺杂及性能改善研究

作     者：卓卫乾 Zhuo Weiqian

作者机构：中国核动力研究设计院反应堆燃料及材料重点实验室成都610213 

出 版 物：《核动力工程》 (Nuclear Power Engineering)

年 卷 期：2023年第44卷第S1期

页      面：158-162页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0806[工学-冶金工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主　　题：U-Zr基金属燃料 元素掺杂 燃料包壳化学反应(FCCI) 相优化 扫描电子显微镜(SEM) X射线衍射(XRD) 热差仪分析(DSC) 

摘      要：针对U-Zr基金属燃料包壳化学反应(FCCI)和相优化问题,介绍了掺杂元素Sb、Mo、Nb和Ti对金属燃料的影响。结合扩散偶实验、高温加热实验,并利用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD)和热差仪分析(DSC)表征方法,对一系列U-Zr基金属燃料进行了堆外评价。掺杂元素Sb用于抑制金属燃料在高燃耗下的FCCI。研究结果表明,Sb和镧系元素Ce结合生成沉淀,并且其沉淀产物不与包壳反应,证明了Sb可以作为一种潜在的掺杂元素解决高燃耗下的FCCI问题;掺杂元素Mo、Nb和Ti用于相优化,其中Mo、Nb降低了γ相的转变温度,且Mo的效果优于Nb。研究结果可为未来先进金属燃料的设计和优化提供数据支撑。