CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2018年
TRISO包覆燃料颗粒结构和失效行为研究
张永栋
Subtype硕士
Thesis Advisor朱智勇
2016
Degree Grantor中国科学院研究生院(上海应用物理研究所)
KeywordTriso颗粒 失效模型 温度分布
Abstract固态燃料熔盐堆采用球形包覆颗粒燃料元件。球形燃料元件分为燃料区和非燃料区,燃料区由大量的TRISO(Tristructural isotropic)颗粒弥散在石墨基体中构成,TRISO包覆燃料颗粒由燃料核芯和四层包覆层构成。研究TRISO颗粒的破损机制和规律对于优化TRISO颗粒结构设计、提高TRISO颗粒性能和改进制造工艺具有重要意义。通过建立模型对TRISO颗粒的失效概率进行计算分析是研究TRISO颗粒性能的有效途径。本文基于德国的PANAMA模型,编制了同时考虑气体内压、致密热解碳蠕变和收缩作用的失效概率计算程序,并利用该程序分析研究了球形燃料元件内部温度分布及其对TRISO颗粒失效概率的影响,分析了TRISO颗粒核芯半径、各包覆层厚度及其分布对失效概率的影响。研究结果表明,燃料元件温度分布对包覆颗粒失效概率的计算具有很大的影响。采用燃料元件中心温度进行安全评估将过于保守,而采用平均温度进行安全评估则有可能会低估危险性。减小燃料元件尺寸能够降低燃料元件内部的温度和温度差异,从而有利于提高TRISO颗粒燃料的安全性。研究发现,包覆颗粒燃料核芯和包覆层厚度的改变对包覆颗粒失效概率有很大的影响。本文通过计算分析了现有TRISO颗粒尺寸设计的合理性,并对核芯半径和包覆层厚度分布对失效概率的影响做了评估,发现若通过提高制造工艺降低Buffer层厚度分布的标准偏差至16?m以下,则失效概率能够降低一个数量级。研究成果对于先进包覆燃料及包覆颗粒的设计具有重要的参考价值,对包覆燃料颗粒制造工艺的改进具有指导意义。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/26111
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2018年
Affiliation中国科学院上海应用物理研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
张永栋. TRISO包覆燃料颗粒结构和失效行为研究[D]. 中国科学院研究生院(上海应用物理研究所),2016.
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