基本内容

弥散燃料将燃料颗粒均匀弥散在非裂变基体材料中构成的一种混合燃料。弥散的颗粒称燃料相，其尺寸很小，以保证基体的连续性。燃料相为陶瓷燃料，基体相为金属的弥散体，叫做金属陶瓷燃料；燃料相为包覆燃料颗粒，基体相为石墨的弥散体，习惯上称为包覆颗粒燃料。

弥散燃料是为提高燃料元件的传热效率和加深燃耗而设计的。它兼有陶瓷和金属的优点。其设计原则是:燃料颗粒的尺寸要大于裂变产物的射程，使裂变产物引起的损伤基本上局限于燃料内，燃料元件可以达到更高的燃耗。裂变产物在铀中的射程约7μm，在铝中约14μm，弥散相大小选取100~600μm；弥散燃料的性质基本上与基体材料的相同，只要选用合适的连续相，就可以使燃料元件具有较好的导热性能和较高的强度和塑性，并耐辐照和腐蚀。常用的燃料颗粒有UAl 、U Si 、UO 及UC ；基体材料有铝、不锈钢及石墨。

弥散燃料根据弥散相和连续相的类别和燃料结构可分为三类:金属与金属，如UAl -Al，是中国高通量反应堆的燃料；陶瓷与金属，如U Si ­-Al，是国际研究与试验堆低浓化(reduced enrichment for research and test reactors， RERTR)计划推荐的燃料；陶瓷与陶瓷，如(U，Th)O [或(U，Th)C ]-石墨或碳化硅，是高温气冷堆的燃料。

弥散燃料的制造方法随不同类别而异。对第一类弥散体，可用常规冶金方法，并采用适当的热处理制得。如含铝55%~87%(重量)的铀铝合金，在冷却到1003K时由包晶反应先形成部分UAl ；再在稍低于共晶温度913K下长时间加热，可得到稳定的UAl 在铝基体的弥散体。对陶瓷-金属弥散燃料，可用粉末冶金法制，如U Si -Al，先将金属铀与高纯硅按配比熔炼制成块状U Si 化合物，再在惰性气氛中粉碎，筛分成44~150μm和小于44μm两类粉粒；然后将U Si 粉粒与铝粉按配比秤重、混料、压制成型；与铝合金框架、盖板、装配、焊接；经冷轧制成燃料板。最后将燃料板与侧板滚压结合，组装成组件。包覆颗粒燃料由涂上热解碳和SiC的微球均匀分散在石墨粉中，压制成燃料球，再在1073~1173K下使黏结剂碳化，最后在2073K左右的温度下热处理制得。