Page 258 - 中国核能发展报告（2018）

核电燃料元件发展现状和趋势

2．先进燃料组件研发
（1）耐事故燃料

耐事故燃料（Accident Tolerant Fuel，简称 ATF）是福岛事故后国际核燃
料领域提出的，以改善核燃料在严重事故下保持结构完整性能力为目标的革
新型燃料。通过采用新概念的燃料 / 包壳材料和结构设计，ATF 燃料将可减

少或避免事故工况下可燃气体的产生，减少裂变产物的释放，从而降低核电
站发生大量放射性物质泄漏的风险。ATF 为“从设计上实际消除大量放射性
物质释放的可能性”提供了解决方案，得到了广泛的认可和支持，已成为核

工业界关注的焦点。
美、法、韩、日等已将耐事故燃料列入政府新一代先进燃料研发计划，
IAEA、OECD/NEA 也组织了相关研究。美国能源部牵头的先进燃料研发项目

中，已将 UN、U 3 Si 2 、UN/U 3 Si 5 燃料芯块及 FeCrAl 包壳的燃料棒放入 ATR 或
HALDEN 堆中进行辐照，计划于 2022 年将具有耐事故特征的先导燃料棒或组

件放入商用堆进行辐照。法国、韩国已制备出堆外性能优异的 Cr 涂层包壳，
并将其放入 HALDEN 堆中进行辐照考验。日本已经在核工业用 SiC 材料方面
有了几十年的研制基础，多次将 SiC 材料放入试验堆中进行辐照试验。
总体来讲，ATF 研发目前处于初步研究阶段，存在多种燃料材料和包壳

材料的组合方案。目前各国科学家针对燃料改进提出的主要研发方向是开发
出比 UO 2 具有更好性能和裂变产物包容能力的新型燃料，如 FCM 燃料、高铀

密度燃料等；针对包壳改进提出的主要研发方向是开发出比锆合金包壳具有
更好高温抗氧化能力及强度的包壳材料，如锆合金包壳涂层、新型金属包壳、
SiC 复合包壳等。

耐事故燃料已处于目前核燃料元件领域的技术前沿，成为未来发展的主
流方向，引领着核燃料和材料新技术的发展，代表了先进核燃料元件的发展
趋势。

（2）金属燃料
金属燃料相比于传统氧化物陶瓷燃料有以下优点：①没有寄生吸收原子，
ഠ߶॓࿐໓ངԛϱഠϱಃ෮Ⴕ
中子经济性更好；②密度高，可提高堆芯燃料装载量； ③热导率远大于氧化

237