锆合金表面耐事故涂层研究进展
2020-06-21曹殿鹏邹树梁肖魏魏唐德文
核科学与工程 2020年2期
关键词:工艺
曹殿鹏,邹树梁,肖魏魏,3,*,唐德文,3
(1.南华大学 核设施应急安全技术与装备湖南省重点实验室,湖南 衡阳 421001;2.中国核工业集团有限公司,北京 100822;3.南华大学 机械工程学院,湖南 衡阳 421001)
由于热中子吸收截面低,在高温水腐蚀性能较好,且具有较高的机械强度,锆合金成为轻水堆燃料组件包壳的主要制造材料。然而,在2011年日本福岛核事故中,锆合金与高温水蒸气剧烈反应,产生大量氢气引起氢爆导致放射性物质外泄,造成严重核安全事故,暴露了锆合金作为燃料包壳材料在事故状态下的安全性不足的缺点。为此,能一定程度提高核燃料在事故下安全性的耐事故燃料(Accidents Tolerant Fuel,ATF)成为进一步提升核电站安全性和可靠性的重要举措,正在成为国际核燃料领域发展的新方向[1]。开发耐事故燃料的目标是降低燃料元件熔化的风险,缓解或消除锆水反应导致的氢爆风险,提高事故状态下裂变产物的包容能力,最终保证核安全[2]。
锆合金表面涂层是耐事故燃料研究的一个重要技术途径[3]。由于现有的二氧化铀-锆合金燃料设计及相关的加工制造设备能继续使用,能在较短时期内实现商业化应用,对目前核燃料的制造成本影响较小,故而锆合金表面耐事故涂层得到了国内外广泛关注。本文主要介绍自福岛事故以来国内外关于锆合金表面耐事故涂层的研究进展,包括耐事故涂层材料的选取、用于锆合金表面耐事故涂层制备的沉积工艺、锆合金表面耐事故涂层性能表征以及涂层材料和制备工艺对涂层性能的影响等。……
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