基于CRUD模型的燃料包壳表面离子浓缩的数值模拟研究

来源：核动力工程杂志2025年第4期北京时间：

作者：高畅, 陈小强, 潘定一, 刘宝君, 曾奇锋

单位：1.中国核电工程有限公司，北京，100840；2.上海核工程研究设计院股份有限公司，上海，200233；3.浙江大学航空航天学院工程力学系，杭州，310027；

摘要：在压水堆（PWR）中，一回路冷却剂中锂/钾（Li/K）元素会在燃料包壳表面的沉积物（这些沉积物被称作CRUD）中浓缩，加剧包壳材料锆合金的腐蚀，对燃料寿命及安全性能造成影响，因此，对其开展相关研究具有一定的必要性和紧迫性。本研究采用有限体积法，耦合温度场、压力场以及浓度场建立了Li/K元素在CRUD结构中浓缩过程的数值计算模型（CRUD模型），该模型可根据堆芯的热工、水化学条件设计参数对不同工况下的Li/K元素浓缩情况进行模拟计算。本研究首先通过与前人的计算结果进行对比，验证所建立的CRUD模型的准确性，并基于CRUD模型分析堆芯热工设计参数（冷却剂温度、压力、热流密度等）、一回路冷却剂水化学条件（Li/K浓度）、CRUD形态参数（厚度、孔隙率等）对于Li/K离子浓度分布的影响规律，得到了可用于指导堆芯参数准则设计及燃料包壳材料选材准则设计的规律关系。

关键词：CRUD模型, 多物理场耦合, 有限体积法, 数值模拟, 传热传质