燃料芯核在流态床内,在载气作用下呈流态化状态,通过反应气体(碳氢化合物类)在高温下热解,在其表面沉积碳或碳化硅的过程。载气一般为Ar、H2或它们的混合物。有两种常用的包覆颗粒燃料:二层的BISO颗粒和四层的TRISO颗粒(图1)。常用的包覆层有三种:疏松热解碳、高密度低温各向同性热解碳和碳化硅。改变包覆条件(反应气体的组成和分压、包覆温度、流态床中颗粒的表面积等)可以得到上述不同的包覆层。
(1)疏松热解碳(ρ≈1.2t/m):用乙炔(C2H2)在1400~1500℃下沉积而成。乙炔在载气Ar中的浓度为66%~75%(体积)。
(2)高密度低温各向同性热解碳(ρ≈1.8~2t/m):用丙烯(C3H6)在1250~1370℃下沉积而成。丙烯在载气Ar中浓度为10%~20%(体积)。沉积高密度高温各向同性热解碳采用甲烷(CH4)反应气体,沉积温度较高(1800~2100℃)。从制造和辐照稳定性观点出发,低温各向同性热解碳较好,但它对金属裂变产物Cs等滞留能力低。因此BISO颗粒用高温各向同性热解碳;TRISO颗粒一般用低温各向同性热解碳。
(3)碳化硅:用甲基三氯硅烷(CH3SiCl3)在1500~1700℃下沉积而成。甲基三氯硅烷在载气H2中的浓度约为1.1%(体积)。