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摘要
大晶粒UO2芯块及锆合金包壳涂层是耐事故燃料(Accident Tolerant Fuel,ATF)中最接近实用化的燃料芯块和包壳材料方案,有望在未来几年实现商用。然而,现有商业压水堆的燃料棒设计准则都是针对使用传统UO2芯块和锆合金包壳的材料特性及应用经验而制定,如果组成材料特性发生变更则有必要在相应研究的基础上重新考察设计准则的可用性。本文根据现有大晶粒UO2芯块、锆合金包壳涂层的材料特性研究数据,分析了基于这两种材料方案的ATF燃料棒对燃料棒设计准则的影响。结果表明:这种ATF燃料棒的设计准则大部分可沿用现役水堆的燃料棒设计准则,燃料棒在氧化、氢化等方面都有一定的性能提升,并提高了相应设计裕量。但新增的包壳涂层将引入由涂层加工损伤及涂层破损失效等引起的导致燃料棒失效的潜在机制,包括冷喷涂等涂层制备工艺可能因损伤锆包壳基体而引起包壳疲劳性能下降、包壳涂层破损后的局部氧化等。针对这些新现象,有必要开展进一步的研究工作,据此完善相应的设计准则。
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单位上海核工程研究设计院有限公司
