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第1章　概述 1

1.1　重水堆核电站发展过程 1

1.2　CANDU重水堆及其燃料元件 5

1.2.1　CANDU重水堆 5

1.2.2 CANDU堆燃料元件 12

1.3　CANDU堆的未来发展 16

1.3.1　CANDU-9反应堆 16

1.3.2　燃料设计的优化 17

1.3.3　燃料通道设计的优化 22

1.3.4　堆芯布置优化 23

1.3.5　强化的非能动安全性 24

1.3.6　CANDU-NG（next generation）以后的发展：CANDU-X概念 25

参考文献 26

第2章　重水堆燃料元件设计 27

2.1　CANDU堆燃料元件设计原则 27

2.2　燃料棒设计 28

2.2.1　燃料棒设计准则 28

2.2.2　燃料棒设计描述 29

2.3　燃料束设计 30

2.3.1　燃料束设计准则 30

2.3.2　燃料束设计描述 31

2.4　燃料性能 32

2.4.1　堆内试验 32

2.4.2　芯块密实和肿胀 32

2.4.3　芯块-包壳间相互作用 32

2.4.4　包壳管坍塌性能 33

2.4.5　磨蚀和磨损 33

2.4.6　端板疲劳强度 33

2.4.7　功率循环 33

2.4.8　非破坏燃料棒包壳的氢化／氘化 33

2.4.9　正常运行的端部通量峰 34

2.4.10　功率提升和跃增 34

2.5　堆外试验 34

2.5.1　滑动磨损试验 35

2.5.2　冲击强度试验 35

2.5.3　与换料机系统的相容性试验 35

2.5.4　磨蚀试验 35

2.5.5　水力压降试验 36

2.5.6　抗震试验 36

2.6　燃料运行性能 36

2.6.1　燃料燃耗 36

2.6.2　燃料缺陷 37

参考文献 39

第3章　高纯天然陶瓷UO2粉末的制备 40

3.1　概述 40

3.2　天然陶瓷UO2粉末性能要求 41

3.2.1　化学性能指标 41

3.2.2　物理性能 43

3.3　ADU流程制备高纯天然陶瓷UO2粉末 45

3.3.1　硝酸铀酰料液的制备 46

3.3.2　萃取纯化 48

3.3.3　ADU沉淀及其过滤、洗涤 52

3.3.4　ADU的干燥 63

3.3.5　二氧化铀粉末的生产 68

3.4 生产中的废品、废物和废水的处理 80

3.4.1　废芯块氧化煅烧处理 80

3.4.2　含铀可燃废物的焚烧处理 81

3.4.3　各类含铀废水的处理 81

参考文献 82

第4章　重水堆二氧化铀芯块的制备 84

4.1　燃料芯块的优化设计 84

4.1.1　芯块形状和尺寸 85

4.1.2　芯块密度 87

4.1.3　孔隙率 88

4.1.4　晶粒大小 89

4.1.5　氧铀比 90

4.2　二氧化铀粉末的制粒 91

4.2.1　预压饼法 92

4.2.2　轧片法 94

4.2.3　破碎和过筛 96

4.3　二氧化铀粉末压制成型 96

4.3.1　物料混合 96

4.3.2　二氧化铀粉末冷压成型工艺 100

4.3.3　二氧化铀粉末冷压成型过程 108

4.3.4　成型设备与模具 112

4.3.5　影响生坯芯块质量的因素 116

4.3.6　生坯芯块废品原因分析 123

4.4　生坯芯块烧结 125

4.4.1　二氧化铀烧结的几个阶段 125

4.4.2　生坯芯块的烧结动力 127

4.4.3　二氧化铀烧结机理 128

4.4.4　二氧化铀生坯芯块烧结工艺 133

4.4.5　影响二氧化铀生坯芯块烧结的因素 137

4.4.6　烧结设备 141

4.5　烧结芯块的磨削 143

4.5.1　烧结芯块磨削的必要性 143

4.5.2　磨床 143

4.5.3　烧结芯块磨制过程 144

4.5.4 自动化磨削生产线 146

4.6　废品和废料直接在生产中的应用技术 148

4.6.1 废芯块磨削渣氧化成八氧化三铀掺入二氧化铀粉末中制造芯块技术 148

4.6.2 氧化-还原法将废芯块转化为八氧化三铀粉末制造芯块技术 153

4.6.3　机械破碎法技术 154

4.7　二氧化铀芯块的质量保证 155

4.7.1　二氧化铀芯块的质量控制计划 155

4.7.2　二氧化铀芯块质量控制 156

参考文献 159

第5章　重水堆燃料棒束制造 161

5.1　燃料包壳管材料选择和制造 161

5.2　锆-4包壳管制造 163

5.2.1　管坯加工 164

5.2.2　锆-4合金包壳管加工 166

5.2.3　成品管检验 167

5.2.4　棒材加工制造 167

5.3　燃料棒束制造 168

5.3.1　燃料棒束制造工艺流程 168

5.3.2　零部件加工 170

5.3.3　燃料棒制造 176

5.3.4　燃料棒束组装 196

5.4　燃料束制造期间质量控制和质量保证 199

5.4.1　在线或实验室的检验或试验 199

5.4.2　统计取样 204

5.4.3　质量保证审查（2A review） 204

5.5　燃料制造技术的开发研究 204

5.5.1 锆-4包壳管内表面的低温度涂热解碳涂层技术 204

5.5.2　应用声学显微技术评价燃料束焊接和钎焊接头质量 210

参考文献 219

第6章　CANDU燃料棒束开发和研究 221

6.1 CANDU堆燃料循环的灵活性和多种类型燃料循环计划 221

6.2　CANFLEX燃料束结构和性能 224

6.2.1　燃料束结构 224

6.2.2　燃料束主要优点 226

6.3 稍加浓铀CANFLEX燃料束 226

6.3.1 稍加浓铀CANFLEX燃料束中铀235的选定原则 226

6.3.2 稍加浓铀CANFLEX燃料束制造 227

6.4 回收铀CANFLEX燃料束 229

6.4.1 回收铀的性质 230

6.4.2 回收铀在CANDU堆中循环比压水堆循环更经济 231

6.4.3 回收铀CANFLEX燃料束制造 234

6.5 DUPIC CANFLEX燃料束 235

6.5.1　DUPIC燃料循环的好处 235

6.5.2　DUPIC燃料的特点 237

6.5.3　DUPIC燃料循环操作 237

6.5.4　DUPIC燃料性能 242

6.5.5 压力堆和CANDU的协同 243

6.5.6　用实验验证DUPIC燃料的性能 243

6.6　MOX燃料的制造和性能试验 244

6.6.1　CANDU混合氧化物燃料的制造 245

6.6.2　混合氧化物燃料的性能试验 248

6.7　钍CANFLEX燃料束 249

6.8　锕系元素的焚烧 251

6.9　HAC 61 MK3燃料束 251

参考文献 251