
【电】 fuel metal
fuel
【化】 fuel
【医】 fuel
metal
【化】 metal
【医】 metal
【经】 metal
燃料金属(Fuel Metal)在核能工程领域指具备核裂变特性、可作为核反应堆燃料的金属材料。其主要特征包含以下三方面:
核反应特性
燃料金属需具备可裂变同位素含量,例如铀-235(U-235)或钚-239(Pu-239),这些同位素在中子轰击下能产生链式核裂变反应,释放大量能量。根据《核工程材料手册》(第3版,2021),铀金属燃料的热中子吸收截面达到582.6靶恩,具备高效能量转化特性。
材料形态要求
燃料金属常以合金或化合物形式存在,例如铀锆合金(U-Zr)或铀钼合金(U-Mo)。美国能源部《先进反应堆燃料白皮书》(2023)指出,铀钼合金的金属相稳定性比传统氧化铀燃料高17%,更适合第四代核反应堆。
安全与封装标准
燃料金属需包覆在锆合金或碳化硅包壳中,防止裂变产物泄漏。国际原子能机构《核燃料技术规范》(IAEA-TECDOC-1949)规定,燃料金属棒需通过1,200℃高温氦气泄漏率测试,确保事故工况下的完整性。
当前主流应用包括压水堆(PWR)使用的铀二氧化物陶瓷燃料,以及快中子堆(FBR)采用的金属钚燃料。中国核能行业协会2024年度报告显示,金属燃料的堆芯功率密度可比氧化物燃料提升30%,但需配套液态金属冷却系统。
“燃料金属”是一个复合词,结合了“燃料”和“金属”两个概念。以下是分点解释:
燃料指能通过化学反应(如燃烧)释放能量的物质,常见分类包括:
金属是一类具有光泽、延展性、导电性及导热性的物质,常温下多为固体(汞除外)。常见金属包括金、银、铜、铁等()。
该词指以高燃烧热值金属为主要组分的燃料,常见类型有:
从热化学角度看,原子量较小的金属(周期表左上角)氧化反应释放的能量更高。例如,铝的燃烧热约为 $31 text{kJ/g}$,远高于汽油的 $44 text{kJ/g}$(但需考虑燃料与氧化剂总重量)()。
“燃料金属”强调金属作为高能燃料的应用特性,主要用于航天、军工等特殊领域。常规燃料分类中未单独列出此类别,需结合具体技术场景理解。
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