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高性能容错燃料 UO 单晶材料
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冷坩埚法制备系统研制及实验研究 [2020HNJ30]
1. 所属领域 (1）成功制备出高纯度、无掺杂、晶粒尺
核燃料芯块的导热性能决定了燃料芯块内 寸 100 ～ 500μm 的 UO 单晶大颗粒材料；
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部温度分布特征，对燃料芯块服役性能和安全 (2）基于 UO 材料特性，突破并掌握了
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特征有重要影响，以 UO 单晶为基础开发高导 UO 电磁感应起熔和超高温 2800℃熔融技术，
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热核燃料芯块可消除多晶 UO 相互间对传热的 建成了国际首套冷坩埚熔融法 UO 单晶制备系
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自我屏蔽作用，可大幅改善导热性，从而进一 统；
步提升反应堆安全性。 (3）开发的一套独有的 UO 电磁感应熔炼
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2. 主要科技内容 仿真模型和计算方法在系统设计上得到应用。
充分考虑了 UO 常温难以电磁感应加热的 4. 促进行业科技进步作用及应用推广情况
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问题，实现了 UO 起熔和 2800℃熔融，成功研 在中国工程物理研究院核物理与化学研究
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制出超高温真空电磁感应 UO 冷坩埚单晶炉。 所搭建了国内首台UO 单晶冷坩埚法制备系统，
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掌握 UO 单晶冷坩埚法制备工艺，制备出高纯 实现了单炉公斤级高纯度 UO 单晶制备 , 制备
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度、晶粒尺寸 100 ～ 500μm 的 UO 单晶大颗粒， 出的 UO 单晶晶粒尺寸符合预期要求。该项目
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经性能测试 UO 单晶材料晶粒尺寸、纯度等指 已应用于中国工程物理研究院和上海核工程研
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标符合项目预期要求。 究设计院先进核燃料研发中，为国家高导热核
3. 主要技术指标 燃料芯块研制提供了基体材料。
三
等
奖
完成单位：国家电投集团科学技术研究院有限公司
通信地址：北京市昌平区未来科技城南区国家电投集团科学技术研究院
联.系.人：罗帅..电话：010-56681674..传真：010-56681600
电子信箱：luoshuai@spic.com.cn
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