张 良，曾 强，潘小强，李圆圆

(中国核动力研究设计院，成都610213)

1 引言

核热推进系统具有功率高、比冲大、寿命长等特点，是未来深空活动的理想推进技术，其原理是利用核反应堆的裂变热能将工质加热到很高的温度，而后使高温高压工质经喷管排出，从而产生推进动力[1]。

Ludewig等[2]提出的由球形燃料颗粒构成的固相反应堆推进系统堆芯中，球形燃料颗粒被限定在内外层多孔壁面结构的堆芯内，推进剂径向穿过外层多孔壁面，与燃料颗粒直接接触，然后穿过内侧层多孔壁面，从喷嘴排出，从而产生推力。目前，国内生产的用于高温气冷堆的3层结构各向同性(Tristructural Isotropic，TRISO)核燃料与部分核热推进系统堆芯的燃料具有一定的相似性。TRISO型燃料颗粒为带有3个包覆层的球形铀燃料颗粒。在铀燃料外表从内至外的3个包覆层分别是碳涂层、碳化硅涂层和碳壳。这实际上给每个极小颗粒设置了一个单独的“安全壳”系统[3]。研究发现[4-5]：高温时，推进剂中氢的扩散及与裸露核燃料反应会使燃料显微结构和化学组成发生变化，而SiC层可阻止氢与燃料的直接反应以及裂变产物的释放，故保证SiC层在高温下的完整性，对于核热推进系统的安全性具有重要意义。同时，核热推进系统的比冲与推力室工质温度的平方根成正比[6]，故核燃料的耐高温性能直接决定了核热推进系统的比冲大小。因此，研究包覆燃料颗粒的耐高温性能，对于核热推进技术的应用具有重要的现实意义。……