中核北方核燃料元件有限公司自主研制的碳化硅復合材料包殼管于2020年4月完成高注量輻照考驗,順利出堆!本次輻照的目的是完成兩種工藝路線的篩選,通過兩種工藝制備的碳化硅復合材料包殼管輻照前后的性能對比,確定適用于反應堆運行的工藝路線。目前出堆的碳化硅復合材料包殼管樣品,經過解剖和外觀檢測,樣品狀態良好,表明碳化硅復合材料包殼管成功實現入堆考驗目標。

2013年起,中核集團在“龍騰2020”計劃中設立耐事故燃料元件用碳化硅復合材料包殼管研發專項。中核北方聯合核工業第八研究所充分利用中核集團提供的便利資源,建立相關研制能力,填補了中核北方和核工業第八研究所兩家單位的技術空白。在原子能公司的大力支持下,兩家單位在項目初期克服了各自專業領域和技術領域的困難,組建專門技術團隊開展專項研發工作,其中,核工業第八研究所負責碳化硅預制件骨架的制備工作,中核北方公司通過兩種主要工藝路線完成碳化硅復合材料包殼管的性能保護、致密化處理和堆外性能評價。
在“十二五”末期,中核北方完成相關設備能力的建設,成功搭建起兩條工藝試驗線,通過兩種工藝路線成功制備獲得了400mm和1000mm的實驗樣件。“十三五”期間,中核北方繼續在碳化硅復合包殼管性能優化方面開展深入研究工作,并制備獲得了性能優異的碳化硅復合材料包殼管。目前碳化硅復合材料包殼管的平均軸向拉伸強度優于250MPa,密度大于2.8g/cm3,上述兩項指標與英美兩國的研發水平相當。同時,獲得的碳化硅復合包殼管的氦氣泄漏率指標也在逐年優化,目前最優水平已經達到了≤2.2×10-10Pa·m3·sec-1。
后續中核北方還將在碳化硅復合材料包殼管的綜合性能提升以及包殼與端塞的連接工藝方面繼續開展研究,為推動碳化硅復合材料包殼管在核電領域的應用貢獻自己的研發力量。
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