1.3　核电材料[1，3]

1.3.1　核反应堆芯主要材料

核电工程涉及种类繁多具有特殊要求的核材料，通常所说的堆芯材料堆芯材料主要包括：

燃料元件材料、慢化剂材料、冷却剂材料、反射层材料、控制材料、屏蔽材料和反应堆容器材料。

核反应堆主要由以下几部分构成：

①核燃料——最初是铀，它能受中子轰击裂变而产生中子并放出能量。

②慢化剂——它的作用是慢化中子，也就是减慢中子的速度，使核燃料更容易引起裂变。常用的慢化剂是水、重水、铍或者石墨。元素越轻，慢化性能越好。燃料和慢化剂组合在一起称为“堆芯”。

③冷却剂——它流经堆芯，把裂变过程中放出的热量带走。

④反射层——它围绕着堆芯布置。其作用是把从堆芯泄漏出的部分中子，同反射层里的原子碰撞而返回堆芯。用作慢化剂的物质同样可用作反射层。

⑤控制系统——它用来调节核裂变反应的速率。

⑥屏蔽层——它用来吸收自堆芯产生并逸出的大部分强烈辐射。

1.3.2　核反应堆材料一些术语

燃料元件材料在核材料中占有重要地位，它包括核燃料、包壳材料、导向管、格架、上管座、下管座等的结构材料以及能吸收中子的可燃毒物、控制棒材料等。

（1）核燃料（nuclearfuel）

含有易裂变核素，放在反应堆内能使自持核裂变链式反应得以实现的材料。

（2）燃耗（burnup）

反应堆运行期间原子的感生核变换。该术语可用于燃料或其他材料。

“比燃耗比燃耗”定义为单位质量核燃料释放的总能量，其单位通常为“MW·d/t”。考虑到习惯，本书一律采用“燃耗”而不采用“比燃耗”的称谓。

（3）燃料系统（fuelsystem）

燃料组件和相关组件的统称。

该术语源于美国核管理委员会（NRC），各国普遍采用。但是书刊、杂志和文献资料中，涉及此概念，还是以“燃料组件及相关组件”称谓为多。

（4）燃料组件（fuelassembly）

组装在一起并且在堆芯装料和卸料过程中不拆开的一组燃料元件。

轻水堆燃料组件通常由燃料棒和上管座、定位格架、下管座组成。其中近代压水堆燃料组件为无盒燃料组件，还包括导向管、仪表管（中子通量测量管）等部件；沸水堆燃料组件为有盒燃料组件，还包括元件盒、水棒等部件。

（5）相关组件（associatedassembly；corecomponents）

直接与燃料组件相关的控制棒组件、中子源组件、可燃毒物组件和阻流塞组件的总称。其中中子源组件又分一次或初级中子源组件和二次或次级中子源组件。

（6）燃料元件（fuelelement）

反应堆内以核燃料作为主要成分的结构上独立的最小构件，它的具体形状有棒状、板状和球状等。

（7）高性能燃料组件（highperformancefuelassembly）

具有比燃耗高、使用安全可靠、抗芯块-包壳相互作用能力强和经济性好的燃料组件。

该术语是我国通用的叫法，日本和西门子公司也有使用。但是多数国家一直沿用“高燃耗燃料组件”这一术语，表达该术语的同样概念。

（8）可拆式燃料组件（removableassembly）

上、下管座可以拆卸，并可更换燃料棒和重新组装的燃料组件。

上、下管座至少其一可拆以及燃料组件必须设置防异物进入其内的装置。

（9）乏燃料（spentfuel）

辐照后从堆内卸出且不再在该堆中使用的核燃料。

（10）批平均燃耗（batchaverageburnup）

一次停堆换料，所卸出全部燃料组件的燃耗的算术平均值。

该术语定义表述了燃料组件批平均卸料燃耗的概念。与此相关的术语还有诸如燃料组件最高燃耗、燃料棒平均燃耗、燃料棒最高（峰值）燃耗、燃料芯块局部最高燃耗等。

（11）包壳（cladding）

包覆和封闭核燃料或其他材料的外套。用以保护核燃料或其他材料不受化学性质活泼的环境介质的影响，包容被包覆材料在辐照过程中产生的放射性产物，也可提供结构支撑。

（12）定位格架（spacergrid）

燃料组件中保持燃料棒之间一定间距，并为燃料棒提供横向支撑（有时也提供轴向支撑）的构件。