辛 甜，李延超,2，常 恬，高选乔

(1.西北有色金属研究院，陕西 西安 710016)(2.西安理工大学材料科学与工程学院，陕西 西安 710048)

0 引 言

核能已被证明是一种可靠、环境上可持续且成本效益高的大规模电力来源，其安全性、先进性以及经济性均与燃料包壳材料密切相关。锆(Zr)合金具有良好的机械性能和耐腐蚀性能以及较低的中子俘获截面，是一种安全而可靠的包壳材料。然而，2011年3月福岛第一核电厂发生了由锆-蒸汽相互作用产生的大规模氢爆炸，具体原因是由于在冷却剂严重丧失(LOCA)的情况下，核衰变加热和蒸汽对锆的快速放热氧化使得锆合金包壳与蒸汽迅速反应进而导致包壳强度下降并发生破裂及塌陷，同时反应产生大量氢气而引发了爆炸。自此，锆合金包壳材料的安全可靠性受到了严重的质疑。

福岛核事故后，事故容错燃料(ATF)得到了广泛的关注。该燃料具有良好的包壳热机械性能，可通过提高其导热率使燃料温度降低，从而减缓包壳与水蒸汽的反应速率。此外，其在保证现有燃料系统的基础上进一步提高了核反应堆的安全性、可靠性以及经济性。因此，国内外陆续开始了事故容错燃料的研究和发展计划。

在ATF发展早期阶段，许多研究人员试图对Zr合金进行改性以提高其抗氧化性，然而通过在Zr合金包壳中添加少量合金元素的方式始终无法取得显著的改善。目前，事故容错燃料包壳的研发重点集中在碳化硅复合材料(SiC/SiCf)、难熔合金材料(Mo合金)和先进不锈钢材料(FeCrAl不锈钢)等。……