黄 波 江 鸿 贺周同 刘方刚 唐 辉 周兴泰

1（上海理工大学材料科学与工程学院 上海 200093）

2（中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800）

熔盐堆作为第四代核反应堆堆型之一，以固有安全性、体积小、热效率高等特点，受到世界各国越来越多的关注［1］。2011 年中国科学院启动了“钍基熔盐堆核能系统”专项，发展熔盐堆以实现我国丰富钍资源的有效利用［2］。熔盐堆以熔融氟化物熔盐作为冷却剂与核燃料载体，运行温度通常高于700 ℃，这意味着熔盐堆中的材料将直接与氟化物熔盐接触。在10 MW钍基熔盐堆堆芯物理方案中，在堆芯侧反射层中布置两圈，共计20 个通道，用于放置控制棒、中子源和实验测量设备。在通道内放置套管以隔绝熔盐与控制棒或实验测量设备的接触，另外套管还起导向作用，确保落棒顺畅。在套管的选材中要求材料的中子吸收截面小、散射截面大、纯度高，与熔盐有良好的相容性，且在高温、中子辐照环境下性能稳定。石墨材料具有高中子散射截面、低中子吸收截面等特点，以及良好的中子慢化性能、优良的导热性、低弹性模量、较好的高温强度及其良好的熔盐相容性，是理想的核反应堆结构、慢化及反射材料［3］。但石墨本身属于脆性材料，在极端环境中可能对反应堆的安全带来不利影响，用纯石墨做成的控制棒套管可能会发生控制棒套管破裂的事故［4］。 而 单 一 碳 碳 复 合 材 料（Carbon-Carbon Composite，C/C）制成的控制棒套管存在制备过程中密度、性能沿套管轴向不均以及气体渗透率高等问题。……