泡沫不锈钢层TRISO颗粒的堆内行为模拟

作者：尹春雨; 刘仕超; 焦拥军; 周毅; 高士鑫; 邢硕; 青涛; 汪丽达; 闫新龙

来源：核动力工程, 2021, 42(04): 133-137.

DOI：10.13832/j.jnpe.2021.04.0133

• TRISO颗粒
• 热-力学行为
• 泡沫不锈钢
• 弹性模量

三向同性燃料(TRISO)颗粒中疏松热解碳层堆内辐照收缩产生间隙后,会导致TRISO颗粒热导恶化。为解决该问题,本文采用泡沫不锈钢替代TRISO颗粒中的疏松热解碳层。对泡沫不锈钢TRISO颗粒的堆内行为模拟结果表明,采用泡沫不锈钢可以避免疏松层堆内密实化,提高疏松层的传热效率,有效降低核芯运行温度;不论采用泡沫不锈钢还是疏松热解碳作为疏松层,内层致密热解碳层(IPyC层)和外层致密热解碳层(OPyC层)的应力均会超过包覆层强度;碳化硅(SiC)层的环向应力随泡沫不锈钢层弹性模量的减小而减小,通过降低泡沫不锈钢弹性模量可以有效控制SiC层应力,保证其结构完整性。因此,应选取气孔率高、弹性模量低的泡沫不锈钢作为TRISO颗粒的疏松层,可在改善热导恶化问题的同时保证SiC层的结构完整性。该研究为TRISO颗粒在工程应用中的优化设计提供了指导。

• 单位
  中国核动力研究设计院