多元(U,Zr,Nb)C燃料制备技术与性能机理研究

作者：吴学志; 魏国良; 郭骁

来源：原子能科学技术, 2023, 1-9.

• 多元
• 核推进
• 燃料
• 碳热还原
• 液相烧结

多元(U,Zr,Nb)C燃料因具有熔点高、热导率高、低裂变气体释放率及优异的高温力学性能等优点,是目前大功率空间核推进反应堆选用燃料之一。本文采用碳热还原和液相烧结相结合的粉末冶金工艺制备多元(U,Zr,Nb)C燃料芯块,研究了工艺参数对烧结芯块反应动力学、相结构、导热性能和微观结构的作用机制和影响规律。结果表明:在1 800℃、50 MPa和1 h的烧结条件下,通过添加0.5%金属铀形成的液相烧结工艺制备得到芯块密度可达95.5%TD;当原料M/C(M为金属元素总量)摩尔比为1∶6.5时,可制备得到M/C比为1的正化学计量碳化物燃料;(U0.2,Zr,Nb)C的晶格常数比(U0.1,Zr,Nb)C的晶格常数略高;多元(U,Zr,Nb)C碳化物燃料芯块热导率与相成分、密度和温度均有关;芯块气孔分布较均匀,没有联通的开气孔存在,气孔尺寸在1～3μm。

• 单位
  中国原子能科学研究院