U3Si2核燃料孔隙演化的三维相场模拟

摘要：

U3Si2较UO2具有更高的热导率和铀密度,故被考虑用作UO2的耐事故替代燃料.然而U3Si2燃料在辐照过程中产生大量的点缺陷易簇聚成孔隙或气泡导致肿胀,影响燃料的服役性能和寿命.本文采用三维相场方法研究了裂变密度对U3Si2燃料孔隙演化的影响.结果表明:孔隙平均半径<R)与裂变密度FD幂律相关,满足关系式<R>∞FD,幂指数z为0.45;孔隙尺寸分布呈对数正态分布,与裂变密度无关.孔隙平均尺寸随裂变密度的增加而变大,大致在2～20 nm范围内.空位数量、孔隙率、肿胀率和裂变密度呈正相关,孔隙浓度随裂变密度迅速增加后缓慢减少至稳定值.当裂变密度为14 × 1020cm-3时,孔隙浓度约为1.6×1016 cm-3,孔隙率约为0.1,燃料体积的肿胀率不超过3％.模拟结果与实验值吻合较好.

关键词：相场模拟、U3Si2燃料、孔隙、肿胀、裂变密度

所属期刊栏目：57

分类号：TL99

资助基金：国家自然科学基金;中核集团青年英才项目

在线出版日期：2023-11-03（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：166-173