龙冲生，肖红星，高 雯，陈洪生

(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 610213)

Ag-In-Cd芯体辐照后化学成分的计算

龙冲生，肖红星，高 雯，陈洪生

(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 610213)

Ag-In-Cd芯体的辐照肿胀规律是评价控制棒堆内运行安全性的基础。辐照后Ag-In-Cd芯体的成分变化是引起肿胀的主要物理原因，但目前尚未看到定量计算成分变化的研究报道。本文根据Ag-In-Cd芯体中各核素的嬗变反应方式和反应截面，建立描述芯体成分变化的微分方程组，编写该微分方程组的数值计算程序，计算预测芯体成分随热中子注量的变化规律。当热中子注量为1.5×1021～6.2×1021cm-2时，芯体中各元素的含量与热中子注量之间呈较好的线性关系，而芯体表层Sn和Cd的含量会达到中心含量的2倍以上。

Ag-In-Cd芯体；堆内辐照；成分变化；计算

目前核电站压水反应堆广泛使用Ag-In-Cd控制棒。Ag-In-Cd控制棒在堆内使用过程中可能会发生失效，这方面国际上一直有相关的研究报道[1-11]。堆内正常工况下，有3方面原因会引起Ag-In-Cd控制棒失效：1) 机械磨蚀引起包壳开裂[2]；2) 蠕变-镦粗使Ag-In-Cd芯块及包壳的直径增大[1,6-7]；3) Ag-In-Cd芯体经中子辐照后产生的体积肿胀[1,3,8]。实际失效可能是这3方面因素的综合作用。因此，认识Ag-In-Cd芯体的辐照肿胀规律对控制棒设计和运行管理非常重要。

Ag-In-Cd芯体的成分为80%Ag、15%In和5%Cd。该合金为面心立方结构，由于In和Cd与Ag的原子半径相近，故Ag-In-Cd合金为置换型固溶体[8-10]。Ag-In-Cd合金的熔点约为800 ℃，再结晶温度为275 ℃。在堆内中子辐照下，Ag-In-Cd芯体会发生肿胀。……