国内首次完成全尺寸金属燃料包壳内表面涂层制备

近日，中国原子能科学研究院成功自主研发耐燃料相互作用涂层，并在国内首次建立了全尺寸金属燃料包壳内表面制备工艺，成功在长近3米、内径不足1厘米的燃料包壳内壁完成了耐燃料相互作用涂层的制备。这是国内首次在这种极细尺寸管道内进行涂层制备，有效解决了金属燃料与包壳之间产生相互作用的难题，可大幅提升金属燃料使用性能。这标志着我国在金属燃料研发领域迈出了坚实一步，对推动先进核能技术自主创新、提升我国核能领域核心竞争力具有重要意义。

成功制备的全尺寸涂层样品

反应堆里的燃料棒如同能量巨大的电池，燃料裂变时会产生超高温及裂变产物，需要套上包壳这件防护服。一体化闭式循环快堆核能系统(简称一体化快堆)堆芯采用金属燃料，可实现核燃料的高增殖和深燃耗。然而，金属燃料与包壳之间存在化学相互作用，限制了金属燃料能量的进一步提升，对其安全使用造成影响。因此，如何控制金属燃料与包壳之间的化学相互作用，成为提升燃料使用性能和反应堆安全的核心关键。然而，由于包壳形状细长，在其内表面制备厚度均匀、致密性强、附着力优异的涂层，一直是业界公认的技术难题。

原子能院反应堆工程技术研究所科研团队经过不懈攻关，自主研发出耐燃料相互作用的涂层。该涂层在不同环境下的使用性能测试中均表现出色，能够有效阻止裂变产物元素向包壳内壁扩散。同时，团队突破技术瓶颈，建立了全尺寸金属燃料包壳内表面涂层制备工艺，为一体化快堆的金属燃料研发提供关键技术支撑。后续，采用该技术制备的涂层包壳样件，将进入反应堆辐照考验及更深入的性能测试阶段。

资讯来源：中国原子能科学研究院