ADS包壳氧化及溶解/沉积性能数值研究

来源：核动力工程杂志2025年第4期北京时间：

作者：李小波, 何源, 牛风雷

单位：1.中国科学院近代物理研究所，兰州，730000；2.中国科学院大学核科学与工程学院，北京，100049；3.华北电力大学核科学与工程学院，北京，102206；

摘要：为开展铅铋合金冷却加速器驱动次临界系统（ADS）堆芯燃料包壳氧化层的生长特性研究，进一步分析存在氧化层的燃料包壳传热，本文建立了ADS包壳氧化层生长和溶解/沉积模型，进一步耦合计算流体动力学（CFD）方法，研究并实现了存在溶解/沉积的包壳氧化层生长和燃料棒温度仿真。对自主设计的多束ADS燃料棒传热和包壳表层氧化、溶解/沉积的研究表明：在高氧浓度下，本文模型与实验吻合度高；最大氧化层厚度、溶解厚度出现在堆芯活性段的高温区，最大沉积厚度出现在低温区的入口端；运行10000 h氧化层总厚度约65 μm，由氧化层引起包壳内外温差增长的最大值为12.20 K。因此，本研究提出的流动液态铅铋环境ADS燃料包壳氧化层生长模型及其数值计算方法可以计算燃料包壳存在氧化层情形的燃料棒温度。

关键词：加速器驱动次临界系统（ADS）, 包壳氧化层, 溶解/沉积, T91不锈钢

基金资助：中国加速器驱动嬗变研究装置项目（2017-000052s-75-01-000590）；国家自然科学基金（12027813）；甘肃省地方项目（E439811SBH）