彌散型燃料熱導(dǎo)率是反應(yīng)堆安全分析和燃料元件性能評(píng)估中的重要參數(shù)。本文基于多孔物體熱導(dǎo)率理論,考慮基體中彌散顆粒分布相關(guān)性的影響,建立彌散型燃料熱導(dǎo)率的計(jì)算模型,并初步驗(yàn)證了模型的合理性,在此基礎(chǔ)上研究了孔隙率、燃料相體積分?jǐn)?shù)以及燃料相/基體熱導(dǎo)率比對(duì)彌散型燃料熱導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明:彌散型燃料熱導(dǎo)率隨燃料相體積分?jǐn)?shù)和孔隙率的增加而降低;燃料相與基體熱導(dǎo)率之比越大,燃料相體積分?jǐn)?shù)對(duì)熱導(dǎo)率的影響越小。 

【文章來(lái)源】：核動(dòng)力工程. 2020,41(05)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

帶有氣孔基體的一個(gè)單胞Fig.1UnitCellofaPorousMatrix

42核動(dòng)力工程Vol.41.No.5.2020存在對(duì)熱導(dǎo)率的影響，可得到彌散型燃料熱導(dǎo)率k的表達(dá)式：gfgfgfm111kk（7）pgg1mg2pg2111kPkPkPfff1mf2ff2111kPkPkP1.3.2燃料顆粒與氣孔的分布完全相關(guān)假設(shè)燃料顆粒與氣孔分布完全相關(guān)，可將燃料芯體視為燃料顆粒、氣孔以及基體組成的彌散體，綜合考慮它們對(duì)熱導(dǎo)率的影響，與1.1節(jié)的分析類似，可得：g1f1fg1f1mkPkPk1PPk氣孔管（8）類似地：gfm1kk（9）1.3.3考慮彌散相分布相關(guān)性的熱導(dǎo)率考慮到燃料顆粒和氣孔在基體中的相互影響，彌散型燃料的熱導(dǎo)率（kd）為：dgfgfm1kCk(10)式中，C為反映燃料顆粒和氣孔分布相關(guān)性的系數(shù)，0≤C≤l。1.4討論（1）該模型可推廣至多種彌散相彌散在基體中的情況，在計(jì)算中應(yīng)考慮不同彌散相分布之間的相互影響。（2）根據(jù)1.1節(jié)中單胞熱導(dǎo)率的推導(dǎo)，本文模型適用的彌散顆粒最大體積分?jǐn)?shù)為：當(dāng)R=L/2時(shí)，對(duì)應(yīng)的體積分?jǐn)?shù)為334π52.4%3RL。當(dāng)體積分?jǐn)?shù)大于52.4%時(shí)，顆粒分布不能滿足圖1所示的單胞假設(shè)，需考慮相關(guān)性的影響。2模型驗(yàn)證2.1U3Si-Al和U3Si2-Al燃料U3Si-Al和U3Si2-Al彌散型燃料在研究堆中應(yīng)用廣泛。文獻(xiàn)[5]針對(duì)不同燃料相體積分?jǐn)?shù)和孔隙率的U3Si-Al和U3Si2-Al彌散燃料，測(cè)量得到了其等效熱導(dǎo)率。圖2給出了熱導(dǎo)率隨彌散相（燃料+氣孔）體積分?jǐn)?shù)的變化趨勢(shì)，其中Al基體熱導(dǎo)率為224W·m-1·

任啟森等：彌散型核燃料熱導(dǎo)率計(jì)算模型研究43散型燃料的鈾裝量，孔隙率則對(duì)輻照腫脹等性能有直接影響。對(duì)于不同的彌散型燃料而言，其燃料相和基體熱導(dǎo)率可能會(huì)有較大差異。根據(jù)式（４），氣孔等效熱導(dǎo)率取決于其中氣體熱導(dǎo)率、氣孔尺寸和壁面溫度，通常都較小且變化幅度不大。根據(jù)本文的計(jì)算模型，對(duì)不同燃料相體積分?jǐn)?shù)Pf、基體孔隙率Pg和燃料相/基體熱導(dǎo)率比（kf/km）的彌散型燃料熱導(dǎo)率進(jìn)行了分析研究。圖3和圖4分別給出了燃料相體積分?jǐn)?shù)和孔隙率對(duì)熱導(dǎo)率的影響，圖5為不同的kf/km情況下熱導(dǎo)率隨燃料相體積分?jǐn)?shù)的變化，其中歸一化熱導(dǎo)率為彌散燃料熱導(dǎo)率與基體熱導(dǎo)率之比（k/km）�？梢钥闯�，彌散型燃料熱導(dǎo)率隨著燃料相體積分?jǐn)?shù)和孔隙率的增加而降低，燃料相體積分?jǐn)?shù)和孔隙率對(duì)熱導(dǎo)率的影響趨勢(shì)基本一致；kf/km越大，即燃料相與基體熱導(dǎo)率越接近，彌散型燃料熱導(dǎo)率隨燃料相體積分?jǐn)?shù)的變化越平緩，燃料相體積分?jǐn)?shù)對(duì)熱導(dǎo)率的影響越校圖3不同孔隙率時(shí)熱導(dǎo)率隨燃料相體積分?jǐn)?shù)的變化Fig.3ThermalConductivityasaFunctionofFuelVolumeFractionatDifferentPorosities圖4不同燃料相體積分?jǐn)?shù)時(shí)熱導(dǎo)率隨孔隙率的變化Fig.4ThermalConductivityasaFunctionofPorosityatDifferentFuelVolumeFractions圖5不同kf/km時(shí)熱導(dǎo)率隨燃料相體積分?jǐn)?shù)的變化Fig.5ThermalConductivityasaFunctionofFuelVolumeFractionatDifferentkf/km4結(jié)論基于多孔物體熱導(dǎo)率的理論，建立了彌散型核燃料等效熱導(dǎo)率計(jì)算的理論模型，并研究了孔隙率、燃料相體積分?jǐn)?shù)、kf/km等關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)熱導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明?


本文編號(hào)：3422022