Irradiation Test and Performance Evaluation of N36 Characteristic Fuel
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摘要: N36合金是我国自主研发的先进锆合金，将作为华龙一号反应堆燃料元件的包壳材料。为了研究N36合金包壳的堆内性能，验证其用于燃料元件包壳的可行性，以N36合金为包壳设计了N36合金特征化燃料组件，在秦山二期核电厂反应堆内进行了辐照考验，并在每循环末通过池边检查获取堆内性能数据，基于堆内数据对N36合金包壳的性能进行了分析和评价。本文研究提供了N36合金特征化燃料的辐照考验方案、N36合金特征化燃料的设计、堆内性能数据的获取方式以及N36合金与Zr-4合金堆内性能对比结果。Abstract: N36, a kind of advanced zirconium alloy developed independently in China, will be adopted as the cladding material of fuel assembly in HPR1000. In order to study the N36 alloy cladding performance in a reactor and verify the feasibility of using this alloy for cladding, the N36 characteristic fuel assembly with the N36 alloy cladding is designed and loaded in the reactor of Qinshan NPP Phase II for irradiation test. The pool side examination is performed at the end of each cycle to collect the in-core performance data of this fuel assembly. Then, the performance of N36 alloy cladding is analyzed and evaluated based on these data. For this sake, this study provides the irradiation test scheme, design and in-core performance collection method of the N36 characteristic fuel, and compares the in-core performance of N36 alloy and Zr-4 alloy.
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Key words:
- N36 alloy /
- Characteristic fuel assembly /
- Pool side examination /
- Performance analysis
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图 1 N36合金辐照生长测量值与Zr-4合金模型计算值对比
Figure 1. Measured Value of N36 Irradiation Growth vs. Calculated Value of Zr-4 Irradiation Growth Model
图 2 N36合金外径测量值与Zr-4合金模型计算值对比
Figure 2. Measured Value of N36 Outer Diameter vs. Calculated Value of Zr-4 Model
图 3 N36合金包壳氧化膜厚度测量值与Zr-4合金模型计算值对比
Figure 3. Measured Value of N36 Cladding Oxide Film Thickness vs. Calculated Value of Zr-4 Model
表 1 N36合金特征化燃料元件各关键性能的验证
Table 1. Verification of Key Properties of N36 Characteristic Fuel Elements
关键性能 主要相关的包壳材料性能 N36合金包壳材料性能描述 模型 燃料温度 热导率、抗腐蚀性能 热导率与Zr-4合金相当；
抗腐蚀性能较M5合金略差基于Zr-4合金模型并考虑一定裕量 包壳温度 热导率、抗腐蚀性能 热导率与Zr-4合金相当；
抗腐蚀性能较M5合金略差基于Zr-4合金模型并考虑一定裕量 燃料元件内压 热导率、抗腐蚀性能 热导率与Zr-4合金相当；
抗腐蚀性能较M5合金略差基于Zr-4合金模型并考虑一定裕量 包壳应变 拉伸性能
蠕变性能拉伸性能优于Zr-4合金；
蠕变性能优于Zr-4合金基于Zr-4合金模型并考虑一定裕量 包壳应力 拉伸性能 拉伸性能优于Zr-4合金 基于Zr-4合金模型并考虑一定裕量 包壳自立 拉伸性能 拉伸性能与M5合金相当 基于Zr-4合金模型并考虑一定裕量 包壳坍塌 拉伸性能、蠕变性能 拉伸性能、蠕变性能与M5合金相当 基于M5合金模型并考虑一定裕量 气腔弹簧 热膨胀 热膨胀与Zr-4合金、M5合金相当 基于Zr-4合金模型并考虑一定裕量 微振磨蚀 拉伸性能 拉伸性能与M5合金相当 基于M5合金模型并考虑一定裕量 燃料元件长度 辐照生长 辐照生长与M5合金相当（同为再结晶的锆合金） 基于M5合金模型并考虑一定裕量 
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