核燃料廠房通風系統(tǒng)

主要功能

①為設(shè)備的正常運行和操作人員的進出提供良好的環(huán)境條件

②使廢燃料池區(qū)域的墻壁不出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象

③當燃料廠房內(nèi)發(fā)生燃料棒跌落事故時，限制室內(nèi)的污染水平

④限制高空排放煙囪內(nèi)的放射性物質(zhì)的濃度

設(shè)計基礎(chǔ): 主要設(shè)計參數(shù)的確定

①廢燃料池區(qū)域: 冬季最低環(huán)境溫度25 ℃夏季最高環(huán)境溫度30 ℃

②操作人員進出頻繁的房間: 冬季最低室內(nèi)溫度15℃，夏季最高室內(nèi)溫度30℃

③操作人員不經(jīng)常進出的房間: 冬季最低室內(nèi)溫度10℃，夏季最高室內(nèi)溫度45℃

④燃料廠房通風系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)能使燃料廠房連續(xù)地保持負壓狀態(tài)

⑤廢燃料池內(nèi)的水溫最高為50℃

金屬陶瓷核燃料金屬陶瓷核燃料輻照理論

金屬陶瓷核燃料，就是要把裂變產(chǎn)物損傷限制在UO₂顆粒附近基體內(nèi)，從而使它因輻照產(chǎn)生的性能變化很小。金屬陶瓷中的彌散狀態(tài)，則由UO₂顆粒尺寸及其在彌散體中的體積含量而確定下來。一般假設(shè)UO₂顆粒是等直徑的球形，并且均勻分布在金屬基體中，其排列方式有兩種：一種是簡單立方排列；一種是密集堆疊排列，即正四面體排列。前者排列松散，但顆粒間距緊湊，它對于稀疏的燃料顆粒排列是適當?shù)哪Ｐ?；后者排列緊密，但顆粒間距較大。

從金屬陶瓷燃料輻照理論出發(fā)，在整個燃料使用壽期內(nèi)，使包圍UO₂顆粒的未受裂變產(chǎn)物損傷的金屬基體始終形成連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)。這就要求數(shù)據(jù)基體的體積份額占優(yōu)勢以及UO₂顆粒尺寸應(yīng)比裂變碎片在UO₂中的反沖行程大得多，即UO₂顆粒間距要大到使受到裂變產(chǎn)物損傷的基體區(qū)域既不相碰，更不重迭。在滿足這一要求的前提下，往往可以允許UO₂顆粒之間存在低濃度的裂變產(chǎn)物。因為這樣來修正關(guān)于未受損傷的基體金屬形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)的概念，即所謂連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，不是以是否存在裂變產(chǎn)物為依據(jù)，而是以裂變產(chǎn)物對基體金屬的物理和機械性能的有害影響在允許程度以下為依據(jù)，即允許有較小的顆粒間距和較大的燃料相體積份額。同時，如果受裂變產(chǎn)物損傷的基體區(qū)域中裂變產(chǎn)物含量過高的話，該損傷區(qū)將發(fā)生局部破壞，因此裂變產(chǎn)物從UO₂顆粒中逸出的份額應(yīng)低于10%。還應(yīng)把單位體積基體中的平均裂變產(chǎn)物濃度作為金屬陶瓷核燃料性能變化的另一個適當度量，這個觀點是認為基體局部損傷不受限制。

綜上所述，從金屬陶瓷核燃料輻照理論出發(fā)，在燃料相含量和燃料顆粒尺寸設(shè)計中，應(yīng)同時滿足顆粒排列、裂變產(chǎn)物濃度，單位體積基體中的平均裂變產(chǎn)物濃度等要求。

金屬陶瓷核燃料金屬陶瓷核燃料壓力加工要求

在UO₂相含量和顆粒尺寸設(shè)計中，除依據(jù)金屬陶瓷輻照理論外，還要考慮壓力加工中的一些因素：

（1） 首先，UO₂顆粒愈小，愈容易做到均勻分散，通常要求顆粒尺寸為100～200 μm；

（2） 其次，由于這類燃料元件由熱軋加工做成，熱軋中，為保證燃料芯體有良好的流動性，防止UO₂顆粒嵌入包殼，又要求UO₂顆粒直徑上限滿足80～100 μm；

（3） UO₂顆粒尺寸很大或很小時都會使燃料芯體強度急劇下降，為此宜取50～100 μm；

（4） 壓力加工要求燃料芯體及其包殼材料間的流動性能差別盡可能小，除使燃料芯體的基體金屬與包殼材料相同外（為使其界面冶金結(jié)合），還要求燃料相含量不能太高。盡管國外已做出UO₂相體積含量達50%的UO₂-不銹鋼金屬陶瓷板元件，但在幾個核反應(yīng)堆中正式使用的UO₂-不銹鋼金屬陶瓷板，其UO₂相質(zhì)量含量均在30%（相當于24.5%體積含量）之內(nèi)； 相關(guān)文獻認為，高于40%體積含量的金屬陶瓷核燃料難度較大。

綜上所述，從壓力加工方面考慮，UO₂顆粒直徑宜取為100 μm以下。

本書全面、系統(tǒng)地介紹了核燃料后處理工程的科學(xué)管理、技術(shù)細節(jié)、尚存問題及研究前沿，核燃料循環(huán)概念、各種反應(yīng)堆乏燃料元件的基本特性、核燃料后處理的任務(wù)、核燃料后處理廠的特點、核燃料后處理工藝發(fā)展簡史，溶劑萃取工藝的化學(xué)原理，乏燃料元件的類型、運輸、貯存及后處理工藝的基本過程，乏燃料元件的首端處理，鈾钚共去污分離循環(huán)，钚的凈化循環(huán)和尾端處理，鈾的凈化循環(huán)和尾端處理，溶劑萃取循環(huán)的主要設(shè)備，放射性三廢的處理與處置，后處理廠的監(jiān)測手段，輻射防護與核臨界安全控制。