Page 259 - 中国核能发展报告（2018）
P. 259
核能发展蓝皮书
铀陶瓷芯块，可显著降低燃料芯体的运行温度。
近年来，美国等国家正在开展适用于压水堆的金属燃料研究，包括了 U-Zr
合金、U-Zr-Hx 合金、U-Mo 合金等。如美国 Lightbrige 公司致力于开发 PWR
金属燃料组件，其燃料棒采用星型截面（非圆形），使传热面积增加 35%~
40%。星型燃料棒在轴向有扭转，能进一步增强传热性能，提高安全裕度。其
主要的几种设计方案包括全铀种子燃料、全 U-Zr 金属燃料、钍基种子燃料等。
金属燃料应用于压水堆理论上可行，但面临燃料富集度过高，在商用堆
应用上缺乏实际经验等诸多问题。
（二）国内核电燃料元件技术发展现状
1．商用压水堆燃料元件
我国国产压水堆商用燃料元件的自主研发早期受引进技术的影响下马，后
续一直实施以引进法国 AFA 系列、美国 AP1000 系列燃料技术为主的技术路线。
通过引进技术，消化吸收，中核集团陆续开展了 CF 系列燃料元件研发和 N 系
列先进锆合金材料研发。其中 CF1 燃料组件已在秦山一期 30 万千瓦机组中得
到应用，组件设计燃耗为 39000 MWd/tU。CF2 燃料组件解决了国内无百万千瓦
级核电站自主品牌燃料组件的空白，组件设计燃耗为 42000 MWd/tU，满足 12
个月换料要求；采用N36锆合金包壳，热工水力等综合性能优良的CF3（见图5）
燃料组件设计目标燃耗达到 55000 MWd/tU，满足 18 个月换料要求。目前 CF3 已
完成了材料研发、燃料元件结构设计、制造工艺研究和堆外性能试验验证，CF3
先导组件于 2014 年在大型商用压水堆（秦山二期）顺利实现入堆，并已完成了
两个完整长循环的辐照考验。锆合金材料方面，中核集团自主研制的 N36 锆合
金在 2017 年具备了研制转入批量化生产的条件，正式进入工程化应用阶段。
为了进一步提高 CF 系列燃料组件的综合性能，中核集团在 CF3 基础上
开展了 CF3A 型燃料组件的研制，并于 2017 年实现先导组件入堆考验。它在
CF3 燃料组件的基础上，采用了创新设计的定位格架和导向管，进一步提高
了其热工性能和力学性能，满足了三代核电 0.3g 地面加速度抗震设计要求，
ഠ߶॓࿐໓ངԛϱഠϱಃ෮Ⴕ
提高了核电厂的经济性和安全性。
238
