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高温气冷堆（High Temperature Gas-cooled Reactors,HTGRs）运行过程中会产生碳质粉尘,这些粉尘会对反应堆的运行安全带来不利影响。已有的研究主要集中在物理层面,但基于物理磨损得到的碳质粉尘产量与实际测量间存在较大误差。为解释测量到的误差并为反应堆的运行与设计提供指导,有必要对碳质粉尘的化学生成进行研究。在HTGRs运行过程,部分气体杂质在一定条件下可通过化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition,CVD）的方式沉积析出碳质粉尘。本文将从实验和数值计算两方面对HTGRs内碳质粉尘的CVD生长开展研究。在实验方面,主要研究了H2、CO、Ar气氛下,碳质粉尘在Inconel 617合金表面的CVD生长行为。研究表明,沉积后,基底表面的碳元素含量明显增多,可确定有固体碳的生成。随着H2含量,其沉积量先增加后减少,其增加可归结于CO歧化反应（2CO?C+CO2）、氢化反应（CO+H2?C+H2O）以及H2还原作用;减少可归因于H2的刻蚀作用（C+2H2?CH4）。随着反应温度增加,沉积量呈指数趋势增加,温度对碳质粉尘生成量的影响最明显。对于Ar,碳质粉尘的沉积量随着Ar流量增加逐渐减少,但减少的趋势放缓。此外,随着反应时间延长,碳质粉尘沉积量增加,但增长的趋势放缓。另外,在基底表面可观察到两种颗粒:大的相互黏连的颗粒、细小的分散的颗粒。二者可分别用渗碳析碳生长机理和表面催化生长机理解释。进一步对细小的分散的碳质颗粒的粒径进行分析,发现由CVD得到的碳质颗粒的粒径远小于基于物理摩擦得到的粒径,大概有几十到几百纳米。在数值计算方面,基于化学动力学原理,对反应2CO?C+CO2、CO+H2?C+H2O、C+2H2?CH4进行了分析,建立了相应的化学动力学模型,通过对实验数据进行拟合得到了化学动力学参数,并对20万千瓦模块式高温气冷堆蒸汽发生器表面碳质粉尘的CVD生成量进行了估计,其一年累计生成量约为0.5176 kg,其值与基于物理摩擦得到的粉尘的生成量相比只小一个量级,可见粉尘的化学生成不容忽视。另外,对于HTGRs内杂质的控制,没有必要减少所有气体杂质的含量,合理控制部分气体杂质的含量,如H2,可以在一定程度上抑制碳质粉尘的生成;另外,研究人员尤其需要重视高温下碳质粉尘的生成行为。本文从实验和数值计算两方面对碳质粉尘的CVD生长进行了分析,其研究结果有利于更加准确评估HTGRs内碳质粉尘的生成,为反应堆安全设计提供指导。