孙荣先，解怀英

（中国核动力研究设计院 反应堆燃料及材料重点实验室，四川 成都 610041）

国际降低研究和试验堆铀浓度（RERTR）计划已进行了33年。该计划的主要目的是开发高铀密度的新燃料，以便在不改变燃料元件结构与堆芯性能的前提下，实现反应堆的低浓化。所以，RERTR的历史也就是研究堆燃料近33年的发展史。其中，前十多年是U3Si2－Al弥散型燃料的成功开发与应用过程，后十多年则是UMo合金燃料的开发历程。

1 U3Si2－Al弥散型燃料的成功与不足

1987年，美国首次应用U3Si2－Al弥散板型燃料将橡树岭研究堆（ORR）改用低浓铀。1991年，巴基斯坦研究堆应用中国核动力研究设计院制造的同种燃料不仅实现了低浓化，而且功率从原来的5MW提升到10MW。于是，世界上现在运行的总共260多个研究堆中，绝大多数的低功率密度堆都相继应用这种板型或棒型燃料实现了低浓化，只有少数高性能研究与试验堆仍在等待开发更高铀密度的新燃料。

U3Si2－Al弥散型燃料板的芯体铀密度实际上人们只谨慎地装载到最高4.3g／cm3，而从未达到所预期的最高装载量4.8g／cm3。这些板型燃料在低功率堆中又都运行在约110℃条件下，所以均表现出良好的辐照性能。U3Si2与Al基体反应层长大较慢，反应层内无可见裂变气泡，U3Si2内的气泡也很小（≤1μm），燃料肿胀很稳定，可谓一种良好的燃料［1］。然而，据Y.S.Kim等［2］2008年的报道，当它运行在高性能堆要求的高热通量（约260W／cm2）、高裂变密度（约5×1021cm－3）和高燃料温度（约140℃）条件下时，却出现了意想不到的变化。它的抗辐照性能随运行温度的升高与燃耗的增加而急剧降低。……