吴虹锋

摘 要：目前快堆金属燃料主要为U-Pu-Zr合金，其在辐照中会产生元素重分布现象，主要体现在Zr元素的随燃料棒半径的浓度变化上，Zr的元素重分布现象会改变燃料的多项性质，使得设计变得困难。因此，了解并且准确的预测Zr的重分布现象对于金属燃料的设计及性能分析程序的编写显得非常重要。本文介绍了各国学者对在U-Zr二元合金或U-Pu-Zr三元合金中的Zr元素重分布现象进行的相关研究，希望能够对未来国内的相关研究提供一些帮助。

关键词：快堆 金属燃料 元素重分布 研究进展

中图分类号：TL27 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）03（b）-0104-03

金属燃料作为国外早期的钠冷快堆的燃料，主要由于其较大的热导率，高重金属核素密度及热膨胀系数，并且加工制造后处理方便。但由于其辐照肿胀严重，不能达到较深的燃耗以及纯Pu或Pu-U合金的熔点低的问题，并未成为20世纪60年代后快堆燃料发展主线。经过ANL研究人员的不懈努力，在U-Pu合金中掺加Zr元素，最终得到的U-Pu-Zr三元合金达到了较深的燃耗，使得金属燃料又一次得到了重视[1]。U-Pu-Zr金属燃料在辐照的过程中，会发生元素重分布现象，这种现象会使得燃料的各项性质发生较大的改变，使得金属燃料的设计变得困难，因此，了解并能准确预测该现象带来的变化对于金属燃料的进一步发展有着巨大的意义。

1 Zr元素重分布现象及其研究进展

含有Zr的金属燃料在辐照后会发生元素重分布现象，燃料径向从内到外分为三个区域，在燃料中心和外围为Zr元素的富集区，中心为Zr的耗散区。……