李明阳 康世栋 张雪伟 杨志远 刘建成

摘要：U-Mo合金是一种极具发展潜力的金属型核燃料，具有铀密度高、抗辐照稳定性好、乏燃料易处理等优点，可作为快堆、热管堆、研究试验堆燃料及耐事故燃料的燃料，其制造工艺及应用前景日益受到关注。本文介绍了近年来U-Mo合金核燃料制备关键技术的实验研究进展和机器学习辅助设计在金属型核燃料研发中的应用情况，并展望了U-Mo合金核燃料在未来先进核能系统中的应用前景。

关键词：U-Mo合金;核燃料;制造工艺;应用前景

1  U-Mo合金简介

核燃料有三种主要形式：金属型、陶瓷型、弥散型。金属型核燃料主要是铀金属及其合金，特点是密度高，导热性好，易于加工，乏燃料后处理方便，在热导率、燃耗、加工性能、燃料循环、热物理性能和中子学性能方面具有一定的优势，尤其适合用于快堆、热管堆等新堆型。弥散型燃料中也可采用铀合金作为燃料物相。

作为燃料的铀及其合金，需要满足尺寸稳定、强度高、耐蚀、抗辐照等一系列条件。金属铀有3种物相，其中，体心立方γ相最适合作金属燃料，其晶体结构对称性高，在辐照生长过程中不会产生各向异性的生长，尺寸变化较小，强度较高，韧性也不差。早期的辐照试验证明，γ相铀合金具有相对较好的辐照稳定性和尺寸稳定性。Mo元素对γ相有强烈的稳定作用，在各类铀合金中，U-Mo的γ相区相对较宽，Mo含量高时可在铸态下得到完全的γ相，淬火处理也容易实施。Mo合金元素不仅能增加体心立方γ相稳定性，有效地提高抗辐照肿胀性能，提高合金强度和韧性，还具有提高耐腐蚀性的作用。……