压水堆燃料棒UO2燃料芯块与锆合金包壳化学相互作用层研究

TL99; 反应堆运行期间,锆合金包壳与燃料接触后不断氧化,与燃料结合形成牢固的化学相互作用层,影响燃料间隙热导、包壳力学性能和燃料包壳机械相互作用.本文以压水堆核电站燃耗45 GWd·tU-1完整燃料棒为研究对象,利用金相显微镜(Metallographic Microscope)、扫描电子显微镜及能谱分析(Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy,SEM-EDS)和热室内拉曼光谱(Raman Spectroscopy)方法对其化学相互作用层形貌及结构进行分析,国内首次获得堆内辐照后包壳和芯块化学相互作用层相关分析...

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Published in核技术 Vol. 46; no. 9; pp. 103 - 110
Main Authors 王华才, 杨大伟, 程焕林, 汤琪, 王玮, 钱进
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国原子能科学院研究院 北京 102413 01.09.2023
Subjects
完整燃料棒
压水堆核电站
Zr)Ox化合物
Chemical adhesion
化学相互作用层
U
Intact fuel rod
Pressurized water reactor nuclear power plant
化学黏附
Chemical interaction layer
Zr)Ox compound
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ISSN0253-3219
DOI10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.090602

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Summary:TL99; 反应堆运行期间,锆合金包壳与燃料接触后不断氧化,与燃料结合形成牢固的化学相互作用层,影响燃料间隙热导、包壳力学性能和燃料包壳机械相互作用.本文以压水堆核电站燃耗45 GWd·tU-1完整燃料棒为研究对象,利用金相显微镜(Metallographic Microscope)、扫描电子显微镜及能谱分析(Scanning Electron Microscopy-Energy Dispersive Spectroscopy,SEM-EDS)和热室内拉曼光谱(Raman Spectroscopy)方法对其化学相互作用层形貌及结构进行分析,国内首次获得堆内辐照后包壳和芯块化学相互作用层相关分析数据.结果表明:运行至45 GWd·tU-1燃耗后,燃料芯块与包壳间隙形成14～19 μm的化学相互作用层,不同位置机械接触的时间顺序差异,导致作用层的不连续形成与长大.SEM-EDS结果表明,相互作用层呈"蠕虫"状形貌,且由U、Zr、O三元素构成形成混合相(U,Zr)Ox化合物,并且发现化学相互作用层由化学黏附和机械作用共同作用的结果.拉曼光谱显示,化学相互作用层主要由四方相氧化锆(t-ZrO2)和单斜相(m-ZrO2)相组成.
ISSN:0253-3219
DOI:10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.090602