The utility model provides a ceramic nano coating nuclear fuel shell, including the shell matrix, the outer surface of the cladding shell is provided with a ceramic nano coating, and the outer surface of the ceramic nano coating is provided with a number of grooves or blind holes. The ceramic nano coating nuclear fuel shell of the utility model is used in a nuclear power plant PWR fuel rod, which prevents the zirconium alloy material from contacting the coolant water at high temperature, and also has good heat conduction effect. The heat generated by the fission of fuel is transmitted to the cooling water of the first loop.
【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷纳米涂层核燃料包壳
本技术属于核设备领域,尤其是涉及一种核电站压水堆用陶瓷纳米涂层燃料包壳。
技术介绍
核燃料包壳是核燃料的密封外壳,是核电站的第二道安全屏障。其作用是包容裂变产物,防止裂变产物外泄,同时包壳是燃料和冷却剂之间的隔离屏障,能避免燃料与冷却剂发生反应。在堆芯结构材料中,包壳材料的工况最苛刻,要求能够承受高温、高压、大的温度梯度和强中子辐照,因此在压水堆中常选用锆合金包壳材料。核电站发生事故时,反应堆压力容器的冷却水的水位下降,燃料包壳的温度升高,当温度升高到900℃以上时,锆合金与水发生锆水反应,生成氧化锆和氢气。由于金属锆与水的反应是放热反应,从而使得温度继续升高,在1850℃锆合金开始融化,同时化学反应产生大量氢气,可能导致反应堆爆炸等严重事故,造成整个安全壳的破裂,大量的放射性物质泄漏。
技术实现思路
有鉴于此,本技术旨在提出一种陶瓷纳米涂层核燃料包壳,以克服现有技术的缺陷,将其用于核电站压水堆燃料棒,可防止锆合金材料在高温下与冷却剂水接触,同时又具有良好的导热效果,将燃料裂变产生的热量传给一回路冷却水。为达到上述目的,本技术的技术方案是这样实现的:一种陶瓷纳米涂层核燃料包壳,包括包壳基体,所述包壳基体外表面设有陶瓷纳米涂层,陶瓷纳米涂层外表面设有若干凹槽或盲孔。在普通的压水反应堆内,是高温高压的液体水作为冷却剂,燃料元件泡在水中,所以包壳基体是与高温高压的水有接触的。核反应是在包壳基体内的核材料进行的,核反应产生的热量,需要传递到包壳基体外,把水加热,然后通过循环,把热量带出去,发电。如果包壳基体外表面直接加上一层陶瓷纳米涂层,由 ...
【技术保护点】
1.一种陶瓷纳米涂层核燃料包壳,其特征在于:包括包壳基体(1),所述包壳基体(1)外表面设有陶瓷纳米涂层(2),陶瓷纳米涂层(2)外表面设有若干凹槽(3)或盲孔(4)。
【技术特征摘要】
1.一种陶瓷纳米涂层核燃料包壳,其特征在于:包括包壳基体(1),所述包壳基体(1)外表面设有陶瓷纳米涂层(2),陶瓷纳米涂层(2)外表面设有若干凹槽(3)或盲孔(4)。2.根据权利要求1所述的陶瓷纳米涂层核燃料包壳,其特征在于:所述陶瓷纳米涂层(2)的材质为SiC陶瓷、Al2O3陶瓷和SiO2陶瓷中的一种。3.根据权利要求1所述的陶瓷纳米涂层核燃料包壳,其特征在于:所述陶瓷纳米涂层(2)的材质为含有Si和/或Al元素的化合物。4.根据权利要求1至3任意一项所述的陶瓷纳米涂层核燃料包壳,其特征在于:所述纳米涂层形成于包壳基体(1)外表面的方法为溅射、浸镀、化学气相沉积、物理气相沉积、热等静压、冷等静压、压模、浇注、压实和烧结、等离子喷涂和热喷涂中的一种或两种以上;若干凹槽(3)或盲孔(4)形成与陶瓷纳米涂层(2)外表面的方法为高能激光刻蚀。5.根据权利要求1所述的陶瓷纳米涂层核燃料包壳,其特征在于:所述包壳基体(1)的材质为锆合金材料;陶瓷纳米涂层(2)的厚度为20-200n...
【专利技术属性】
技术研发人员:盛选禹,雒建斌,刘大猛,王亮君,
申请(专利权)人:清华大学天津高端装备研究院,
类型:新型
国别省市:天津,12
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