压水堆燃料包壳破损条件下裂变气体非稳态释放数值模拟研究

来源：核动力工程杂志2020年第3期北京时间：

作者：李晨悦, 董 冰, 尹俊连, 李磊豪, 王德忠

摘要：压水堆燃料包壳破损后，芯块-包壳间隙内积累的裂变气将释放到冷却剂中，其内部的微观机理还尚不清楚。为了揭示裂变气体释放过程中冷却剂与气体的相互作用规律，基于三维计算流体力学（CFD）方法对该物理过程展开数值模拟，所利用的模型为VOF模型以及k-ε模型。模拟结果表明，包壳破损后冷却剂首先进入芯块-包壳间隙，在芯块-包壳间隙内蒸发，引起芯块-包壳间隙内压强上升，而后裂变气体释放到子通道；裂变气体从芯块-包壳间隙释放到子通道可分为2个阶段。第一阶段：芯块-包壳间隙与子通道间压差较大，气体射流进入子通道，该阶段持续时间较短，裂变气体释放率较大，且变化也较大。第二阶段：芯块-包壳间隙与子通道间压差较小且相对平稳，裂变气体通过破口内涡的对流传质进入子通道，该阶段持续时间较短，裂变气体释放率较小，且相对稳定。

关键词：燃料包壳破损, 裂变气体释放, 蒸发, 数值模拟, 两相流