中核北方核燃料元件有限公司自主研制的碳化硅复合材料包壳管于2020年4月完成高注量辐照考验,顺利出堆!本次辐照的目的是完成两种工艺路线的筛选,通过两种工艺制备的碳化硅复合材料包壳管辐照前后的性能对比,确定适用于反应堆运行的工艺路线。目前出堆的碳化硅复合材料包壳管样品,经过解剖和外观检测,样品状态良好,表明碳化硅复合材料包壳管成功实现入堆考验目标。

2013年起,中核集团在“龙腾2020”计划中设立耐事故燃料元件用碳化硅复合材料包壳管研发专项。中核北方联合核工业第八研究所充分利用中核集团提供的便利资源,建立相关研制能力,填补了中核北方和核工业第八研究所两家单位的技术空白。在原子能公司的大力支持下,两家单位在项目初期克服了各自专业领域和技术领域的困难,组建专门技术团队开展专项研发工作,其中,核工业第八研究所负责碳化硅预制件骨架的制备工作,中核北方公司通过两种主要工艺路线完成碳化硅复合材料包壳管的性能保护、致密化处理和堆外性能评价。
在“十二五”末期,中核北方完成相关设备能力的建设,成功搭建起两条工艺试验线,通过两种工艺路线成功制备获得了400mm和1000mm的实验样件。“十三五”期间,中核北方继续在碳化硅复合包壳管性能优化方面开展深入研究工作,并制备获得了性能优异的碳化硅复合材料包壳管。目前碳化硅复合材料包壳管的平均轴向拉伸强度优于250MPa,密度大于2.8g/cm3,上述两项指标与英美两国的研发水平相当。同时,获得的碳化硅复合包壳管的氦气泄漏率指标也在逐年优化,目前最优水平已经达到了≤2.2×10-10Pa·m3·sec-1。
后续中核北方还将在碳化硅复合材料包壳管的综合性能提升以及包壳与端塞的连接工艺方面继续开展研究,为推动碳化硅复合材料包壳管在核电领域的应用贡献自己的研发力量。
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