使用 FB-CVD 进行 TRISO 核燃料颗粒制造
六种类型的第四代核反应堆代表了提供核能的安全性、可持续性、效率和设计成本的下一阶段的改进。其中包括：
本文主要关注高温气冷反应堆类型，以描述三结构各向同性 ( TRISO ) 核燃料颗粒制造过程。TRISO核燃料颗粒是HTGR反应堆的主要动力来源，但也可用于氟化盐冷却高温反应堆（FHR）和轻水反应堆（LWR）。
TRISO核燃料颗粒
TRISO 核燃料颗粒由各种 UOX 化学物质组成，例如 UO 2，其表面涂有四层三种各向同性材料，作为保护核沉积。这四层是：
- 缓冲 PyC 层
- 内部 PyC 层
- 碳化硅层
- 外层 PyC 层
TRISO 核燃料颗粒可避免因热膨胀差异和高达 1600°C 温度的裂变气体压力等工艺应力而破裂。由于这些反应堆的运行温度约为 750°C，因此在设计合理的反应堆中，放射性燃料元件在最糟糕的熔毁情况下会被隔离。换句话说，反应过程中产生的所有放射性裂变产物都被限制在燃料内，因此燃料颗粒不会向外界释放放射性，即使远远超出典型的操作条件（高达 1600°C）也是如此。
FB-CVD TRISO 制造
沉积这些各向同性材料层以形成 TRISO 核燃料颗粒的主要过程是一种称为流化床化学气相沉积 ( FB-CVD ) 的技术。在 FB-CVD 工艺中，核燃料 UOX 核通过流化气体进行流化，并在加热喷动床涂层炉中通过反应气体进行涂层。
- 使用乙炔作为反应气体和氩气作为流化气体在约1260℃的室温度下制备缓冲PyC层。
- 内层和外层 PyC 层使用丙烯作为反应气体，氩气作为流化气体，腔室温度为 1280-1300°C。
- 相反，SiC涂层是使用MTS蒸气作为反应气体，用氢气作为流化气体在约1600℃的室温度下热解来制备的。
FB-CVD TRISO 流量控制
用于创建四层中每一层的各种气体流速和反应时间根据核燃料内核的尺寸而变化，当使用较大尺寸的颗粒时会增加。流速和反应时间也会根据当前使用的气体、系统的尺寸以及压力和温度条件而变化。因此，准确且可重复的气体流量控制对于最大限度地提高这些系统的工艺效率、确保 TRISO 核燃料满足安全性和工艺公差至关重要。
Alicat 的MC 系列气体质量流量控制器可在 FB-CVD 系统中实现精确且可重复的气体流量控制。
- 精度高达读数的 0.8% 和满量程的 ±0.2%
- 重复性 (2σ) 高达读数的 ±0.2% + 满量程的 0.02%
- 控制在满量程的 0.01-100% 范围内，从 0.5 SCCM 满量程一直到 5000 SLPM 满量程
氢气、乙炔和氩气适用于 MC 系列气体质量流量控制器，而丙烯更适合具有更高耐腐蚀性的MCS 系列。这些防腐气体流量控制器采用不锈钢接液材料，以提高与腐蚀性气体的兼容性。
- 精度高达读数的 ±0.8% 和满量程的 ±0.2%
- 重复性高达满量程的 ±0.2%
- 将流量控制在 0.5 SCCM 满量程至 5000 SLPM 满量程之间
- 1-100%满量程控制范围
额外支持
Alicat 的质量流量和压力控制器为各种流量和压力应用提供操作解决方案。