高燃耗陶瓷燃料颗粒的参数化建模及强度分析

摘要：

弥散燃料芯体中的陶瓷燃料颗粒在辐照条件下会形成裂变气孔,燃料颗粒内部气孔间的相互干涉作用及气孔内压的增长致使局部拉应力超过材料强度极限,进而导致燃料颗粒开裂.本文考虑高燃耗燃料颗粒内气孔尺寸和位置分布的非均匀性,实现了颗粒内部的细观结构参数化建模.运用有限元方法计算并分析了气孔尺寸、基体约束压应力、温度和气孔分布方式对颗粒内部最大拉应力的影响,研究了颗粒内开裂危险区的分布规律.结果表明,陶瓷燃料颗粒最大拉应力随气孔尺寸和温度的增加而增大,随基体约束压应力的增加而减小;燃料相的断裂强度减小,开裂危险区面积增大;燃料颗粒从内部多处开裂破坏,而表层处开裂的概率更大.本文为弥散燃料失效研究及优化设计提供了分析方法及数值参考.

关键词：高燃耗;陶瓷燃料颗粒;裂变气孔;弥散燃料;非均匀分布

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分类号：TL211.1(核燃料及其生产)

资助基金：国家自然科学基金;反应堆燃料及材料重点实验室基金;核反应堆系统设计技术重点实验室基金

在线出版日期：2021-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1836-1843