芯体多孔结构对单片式燃料元件辐照热-力耦合行为的影响研究

在中子辐照的环境中,由于裂变气体产物的产生, UMo燃料芯体将演化为多孔结构,孔隙率和孔压随着燃耗增长而不断变化,促使单片式燃料元件内产生复杂的多尺度辐照热力耦合行为.本文针对UMo/Al单片式燃料元件,基于考虑芯体亚晶化及外界静水压力相关性的裂变气体肿胀模型,建立了芯体孔隙率随燃耗演化的理论模型,进一步考虑孔隙率及孔压影响建立了芯体/包壳界面微观正应力计算模型.将芯体孔隙率演化模型引入燃料元件多尺度辐照热力耦合行为的三维有限元模拟,实现了温度和孔隙率与芯体热传导率的实时关联,获得了辐照过程中燃料元件内热-力学场量的分布及演化规律,计算分析了孔隙率对燃料元件温度、变形、芯体/包壳界面微观正应力所产生的影响,并考察了燃料元件表面热交换系数对其辐照热-力耦合行为的影响,获得了芯体/包壳界面破坏的重要影响因素.