气冷堆用棱柱型弥散微封装燃料性能分析及优化研究

来源：核动力工程杂志2022年第2期北京时间：

作者：赵波, 李权, 李垣明, 黄永忠, 马强, 粟敏, 刘振海, 齐飞鹏, 马超, 陈浩

单位：中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术重点实验室，成都，610213；

摘要：棱柱型弥散微封装燃料是将三重各向同性包覆（TRISO）燃料颗粒弥散于金属或陶瓷基体形成的颗粒增强复合燃料，具有良好的结构稳定性、裂变产物包容能力和辐照稳定性，是高温气冷堆中较具发展前景的燃料形式之一。本文提出将TRISO燃料颗粒弥散于SiC基体的棱柱型弥散微封装燃料设计方案，并基于有限元分析软件COMSOL建立了该燃料元件三维热流固耦合分析模型，初步实现了该燃料元件性能分析和优化设计。结果表明，棱柱型弥散微封装燃料元件的温度最大值位于燃料元件外侧，应力峰值位于冷却剂通道壁面，边距比为0.76~0.84、孔距比为0.68~0.75时燃料元件热应力最小。本文建立的棱柱型弥散微封装燃料性能分析方法和研究结论，可为后续该型气冷堆燃料元件设计提供指导和参考。

关键词：棱柱型, 弥散微封装燃料, COMSOL, 热流固耦合, 优化

基金资助：国家重点研发计划资助（2020YFB1901900）；四川省应用基础研究项目（2021YJ0529）