事故容錯燃料（ATF）是通過提高燃料材料熱物性或包殼材料抗高溫氧化性能來加強核燃料的事故容錯能力,從而使核燃料能長期忍受嚴重事故。使用二次開發(fā)適用于ATF的RELAP5程序,對UO₂-FeCrAl、FCM-FeCrAl這兩種ATF和傳統(tǒng)核燃料UO₂-Zir-4進行大破口失水事故安全分析。對比事故分析結果可知:相較于傳統(tǒng)UO₂芯塊,穩(wěn)態(tài)運行工況下,熱導率高的FCM芯塊具有更低的燃料中心溫度和更小的燃料徑向溫度梯度,同時在瞬態(tài)事故工況下,FCM芯塊具有更低的瞬態(tài)初始溫度和更小的燃料溫度增長速率。相較于傳統(tǒng)Zir-4包殼,在瞬態(tài)事故工況下,FeCrAl的包殼峰值溫度更小,達到的時間更晚,同時由于FeCrAl包殼具有良好的抗高溫氧化性能,事故過程中產(chǎn)生的氫氣質(zhì)量更小。 

【文章來源】：原子能科學技術. 2020,54(08)北大核心EICSCD

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【部分圖文】：

ATF材料的熱導率

ATF芯塊材料的體積比熱容如圖2所示。由圖2可見,Zir-4的體積比熱容在溫度約為1 200 K時出現(xiàn)峰值,這是因為Zir-4在該溫度發(fā)生了相變[9]。相應的,FeCrAl包殼在約750 K時體積比熱容也出現(xiàn)峰值。1.3 包殼材料氧化特性

1.3 包殼材料氧化特性FeCrAl包殼與傳統(tǒng)Zir-4包殼的氧化動力學參數(shù)kp和Ea如圖3所示,參數(shù)kp和Ea可擬合為Arrhenius關系式[10-12]:


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