美国完成HALEU TRISO燃料颗粒辐照后力学性能测量

美国能源部橡树岭国家实验室 (Oak Ridge National Laboratory, ORNL) 研究人员已完成对辐照后高丰度低浓铀 (HALEU) TRISO燃料颗粒的力学性能测量，为下一代核燃料开发与鉴定提供了新的实验数据。

这是橡树岭国家实验室辐照燃料检验实验室中辐照后的AGR-2 TRISO燃料颗粒的光学横截面图像。图片来源：橡树岭国家实验室，美国能源部

TRISO燃料即三结构各向同性燃料，其颗粒外部包覆多层保护涂层，通常包括热解碳层和碳化硅层。这种结构使其具备较强的裂变产物滞留能力，被认为是先进反应堆，特别是高温气冷堆等堆型的重要燃料方案之一。了解这些涂层在辐照后的性能变化，是预测燃料在反应堆运行条件下表现的关键环节。

此次研究延续了ORNL今年早些时候对含HALEU的TRISO颗粒开展的中子散射测量工作。研究团队利用该实验室面向辐照材料和核燃料的专用压痕测试系统，对先进气冷反应堆燃料开发与鉴定计划 (AGRFP) 中TRISO颗粒的内外热解碳层及碳化硅层进行了力学性能测量。

在ORNL纳米力学实验室完成的测试显示，辐照后TRISO颗粒的硬度和刚度出现变化。其中，碳化硅层的模量和硬度有所降低，热解碳层也表现出相应变化。

ORNL颗粒燃料形态研究组研发助理研究员凯瑟琳·蒙托亚表示，这些测量结果有助于比较TRISO颗粒在原始制造状态下的性能，以及在不同温度和燃耗条件下经辐照后的性能。相关数据将用于改进核燃料性能模型，并为气冷堆技术的进一步应用提供支撑。