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Influence of Carbon Content on Element Diffusion in Silicon Carbide-Based TRISO Composite Fuel
1
作者 Xiaojiao Wang Libing Zhu +1 位作者 Yan You Zhaoquan Zhang 《Journal of Electronic Research and Application》 2024年第5期80-88,共9页
The coating layers of Tri-structural Isotropic Particles(TRISO)serve to protect the kernel and act as barriers to fission products.Sintering aids in the silicon carbide matrix variably react with TRISO coating layers,... The coating layers of Tri-structural Isotropic Particles(TRISO)serve to protect the kernel and act as barriers to fission products.Sintering aids in the silicon carbide matrix variably react with TRISO coating layers,leading to the destruction of the coating layers.Investigating how carbon content affects element diffusion in silicon carbide-based TRISO composite fuel is of great significance for predicting reactor safety.In this study,silicon carbide-based TRISO composite fuels with different carbon contents were prepared by adding varying amounts of phenolic resin to the silicon carbide matrix.X-ray Diffraction(XRD)and Scanning Electron Microscopy(SEM)were employed to characterize the phase composition,morphology,and microstructure of the composite fuels.The elemental content in each coating layer of TRISO was quantified using Energy-Dispersive X-ray Spectroscopy(EDS).The results demonstrated that the addition of phenolic resin promoted the uniform distribution of sintering aids in the silicon carbide matrix.The atomic percentage(at.%)of aluminum(Al)in the pyrolytic carbon layer of the TRISO particles reached its lowest value of 0.55%when the phenolic resin addition was 1%.This is because the addition of phenolic resin caused the Al and silicon(Si)in the matrix to preferentially react with the carbon in the phenolic resin to form a metastable liquid phase,rather than preferentially consuming the pyrolytic carbon in the outer coating layer of the TRISO particles.The findings suggest that carbon addition through phenolic resin incorporation can effectively mitigate the deleterious reactions between the TRISO coating layers and sintering aids,thereby enhancing the durability and safety of silicon carbide-based TRISO composite fuels. 展开更多
关键词 Silicon carbide triso Composite fuel Diffusion behavior Carbon content
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UN核芯TRISO包覆燃料颗粒性能分析 被引量:3
2
作者 李伟 武小莉 +5 位作者 刘仕超 王璐 苗一非 唐昌兵 李文杰 陈平 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期283-289,共7页
为分析致密热解碳层、内压等因素对TRISO包覆燃料颗粒热-力学性能的影响,基于多物理场耦合软件COMSOL建立了以UN为核芯的TRISO包覆燃料颗粒三维热-力学耦合模型,并通过IAEA CRP-6基准题进行了验证。利用本文模型对稳态运行及反应性引入... 为分析致密热解碳层、内压等因素对TRISO包覆燃料颗粒热-力学性能的影响,基于多物理场耦合软件COMSOL建立了以UN为核芯的TRISO包覆燃料颗粒三维热-力学耦合模型,并通过IAEA CRP-6基准题进行了验证。利用本文模型对稳态运行及反应性引入事故(RIA)工况下典型TRISO包覆燃料颗粒的性能进行了分析,结果表明,正常运行工况下SiC层能维持结构完整性,但IPyC层存在失效风险,需进一步优化TRISO包覆燃料颗粒的设计方案,而RIA工况下热膨胀是造成TRISO包覆燃料颗粒发生结构失效的主要原因。该模型能对轻水堆运行环境下的TRISO包覆燃料颗粒进行复杂的多物理场耦合性能分析,为进一步优化FCM燃料元件设计打下基础。 展开更多
关键词 UN核芯 triso COMSOL 性能分析
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UN核芯TRISO燃料颗粒破损概率模型研究 被引量:1
3
作者 钱立波 陈伟 +6 位作者 余红星 孙玉发 熊青文 邓坚 刘余 杜思佳 黄涛 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1924-1931,共8页
TRISO燃料颗粒由核芯和4层包覆层组成,具有良好的裂变产物包容能力。TRISO燃料颗粒破损概率是表征TRISO燃料事故安全特性的关键参数。本文基于修正的PANAMA破损概率计算方法,在考虑UN核芯裂变气体释放导致的气体内压以及内外致密热解炭... TRISO燃料颗粒由核芯和4层包覆层组成,具有良好的裂变产物包容能力。TRISO燃料颗粒破损概率是表征TRISO燃料事故安全特性的关键参数。本文基于修正的PANAMA破损概率计算方法,在考虑UN核芯裂变气体释放导致的气体内压以及内外致密热解炭层辐照蠕变和收缩作用的基础上,开发了UN核芯TRISO燃料颗粒压力壳式破损概率计算方法,并采用IAEA基准题6和基准题9对模型进行了验证;基于开发的UN核芯TRISO颗粒破损概率计算方法,采用随机抽样统计方法分析了事故工况下UN核芯和包覆层设计参数(包括包覆层尺寸及密度)对UN核芯TRISO燃料颗粒破损概率的影响。研究结果显示,疏松热解炭(Buffer)层设计参数是影响TRISO颗粒破损概率的关键因素,可通过降低Buffer层尺寸及密度分布设计标准偏差的方法降低UN核芯TRISO燃料颗粒的破损概率。 展开更多
关键词 triso燃料颗粒 UN核芯 破损概率 理论模型
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基于TRISO燃料的小型压水堆研究 被引量:1
4
作者 黄锦锋 张尧立 +3 位作者 郭奇勋 沈道祥 梁墩煌 李宁 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期603-607,共5页
目前世界上运行的大部分压水堆都采用二氧化铀(UO2)作为核燃料,锆合金作为包壳.该技术虽然成熟,但在高温下仍存在一定缺陷.新开发的TRISO(Tristructural-isotropic)燃料可以长时间在1 600℃的温度下保持燃料和包壳的完整性,防止裂变产... 目前世界上运行的大部分压水堆都采用二氧化铀(UO2)作为核燃料,锆合金作为包壳.该技术虽然成熟,但在高温下仍存在一定缺陷.新开发的TRISO(Tristructural-isotropic)燃料可以长时间在1 600℃的温度下保持燃料和包壳的完整性,防止裂变产物释放到环境中,在压水堆中使用TRISO燃料替代常规UO2芯块燃料可以大大提高反应堆的安全性.本研究使用TRISO包覆颗粒燃料的小型压水堆,对不同富集度组件排列下的有效增殖系数、堆芯换料周期、中子通量分布等进行分析讨论,并比较2种燃料棒在反应堆正常运行环境下的温度分布.计算结果表明,从换料周期、通量展平、燃料的中心最高温度这3个方面看,在小型压水堆中采用TRISO燃料棒替代常规UO2燃料棒是可行的,使用TRISO燃料的堆芯具有更优异的安全性. 展开更多
关键词 triso燃料 小型压水堆 安全性
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基于MDA的TRISO-Model模型管理方法及应用 被引量:6
5
作者 袁峰 李明树 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第7期1612-1625,共14页
TRISO-Model(tridimensional integrated software development model)是为处理软件开发的复杂性和动态性而提出的三维集成软件开发方法学,其中,多维模型之间的语义一致性维护以及对模型应用中公共操作部分的重用,提出了基于一致语义进... TRISO-Model(tridimensional integrated software development model)是为处理软件开发的复杂性和动态性而提出的三维集成软件开发方法学,其中,多维模型之间的语义一致性维护以及对模型应用中公共操作部分的重用,提出了基于一致语义进行模型管理的需求.给出了基于MDA(model driven architecture)进行模型管理的方法MDA-MMMethod(MDA based model management method),应用MDA的4层模型管理结构,基于MDA核心标准MOF(meta object facility)所提供的公共语义基础管理模型和元模型,MDA-MMMethod支持各种MDA模型操作标准实现在TRSIO-model应用中的重用.开发了相应的支持系统MDA-MMSystem(MDA based model management system),应用于SoftPM的项目实践中.与传统方法相比,模型应用的开发效率得到了显著提高,同时降低了开发成本.最后,给出了模型融合的应用实例介绍. 展开更多
关键词 triso-model(tridimensional integrated software development model) MDA(model driven architecture) MOF(meta object facility)元建模 模型转换
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TRISO钍铀包覆燃料颗粒裂变气体生成规律 被引量:3
6
作者 尹文静 张海青 +2 位作者 曹长青 林俊 朱智勇 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期62-67,共6页
三结构同向性型(Tri-structural iso-tropic,TRISO)包覆燃料颗粒产生的裂变气体是影响燃料元件安全性的一个重要因素。本工作利用ORIGEN计算程序,研究了基于热堆的TRISO包覆燃料颗粒中裂变气体氙和氪的积累随中子能谱和中子通量的变化... 三结构同向性型(Tri-structural iso-tropic,TRISO)包覆燃料颗粒产生的裂变气体是影响燃料元件安全性的一个重要因素。本工作利用ORIGEN计算程序,研究了基于热堆的TRISO包覆燃料颗粒中裂变气体氙和氪的积累随中子能谱和中子通量的变化规律。计算结果表明,中子能谱、通量和运行时间均相同时,【O2包覆颗粒中氙的生成龄为氪的约7倍,ThO2包覆颗粒中氙的生成量约为氪的4.5倍。研究了ThO2包覆颗粒裂变气体饱和值与能谱的关系,结果表明,能谱越软,越易达到饱和,但能谱较软时达到的饱和值较小。通过对裂变气体积累量的计算估计了ThO2包覆颗粒因内压导致破损的寿命值。 展开更多
关键词 三结构同向性型(Tri structural iso—tropic triso)包覆燃料颗粒 裂变气体 中子能谱 中子通量
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多物理场耦合TRISO颗粒堆内行为研究 被引量:2
7
作者 刘仕超 周毅 +3 位作者 李垣明 唐昌兵 路怀玉 廖楠 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期100-108,共9页
三向同性燃料(TRISO)颗粒是高温气冷堆元件和弥散微封装燃料最核心的组成部分,在反应堆运行过程中,TRISO颗粒在辐照-热-力多物理场的作用下发生变形、产生温度梯度及颗粒内部裂变产物扩散等行为,为研究TRISO颗粒在高温气冷堆环境下的堆... 三向同性燃料(TRISO)颗粒是高温气冷堆元件和弥散微封装燃料最核心的组成部分,在反应堆运行过程中,TRISO颗粒在辐照-热-力多物理场的作用下发生变形、产生温度梯度及颗粒内部裂变产物扩散等行为,为研究TRISO颗粒在高温气冷堆环境下的堆内行为,本文通过设置边界条件,定义燃料材料物性模型,建立了辐照-热-力耦合作用下TRISO颗粒的多物理场计算方法,应用三维有限元平台对TRISO颗粒的堆内行为进行分析。结果表明,TRISO颗粒核芯温度随核芯功率增大而增大,但相应的温度梯度绝对值变化较小;颗粒中疏松热解碳层(Buffer层)与内致密热解碳(IPyC)层产生间隙,且寿期末间隙尺寸随核芯功率增大而降低;TRISO颗粒中IPyC层受到较大拉应力,而SiC层只有在较高的核芯功率下,才会受到拉应力,且最大拉应力随核芯功率增大而增大,这导致高核芯功率下SiC层的失效概率达到2.2×10^(-6)。SiC层对^(110)Ag、^(90)Sr、^(137)Cs等裂变产物具有优良的包容能力,在寿期末,SiC层以外几乎不存在裂变产物,这验证了TRISO颗粒在堆内的安全性能。 展开更多
关键词 triso颗粒 堆内行为 裂变产物分布 辐照变形
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TRISO颗粒缓冲层包覆喷动床气固流动特性
8
作者 麦锡源 张锋 +2 位作者 林俊 王鹏 朱智勇 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第4期48-53,共6页
TRISO(Tristructural isotropic)颗粒的包覆层是通过喷动床化学气相沉积法制备的。本研究基于拟流体模型,应用Fluent软件对核燃料缓冲层包覆过程中颗粒性质随时间的变化进行了计算分析,考察了颗粒性质的变化对喷动床气固流动特性的影响... TRISO(Tristructural isotropic)颗粒的包覆层是通过喷动床化学气相沉积法制备的。本研究基于拟流体模型,应用Fluent软件对核燃料缓冲层包覆过程中颗粒性质随时间的变化进行了计算分析,考察了颗粒性质的变化对喷动床气固流动特性的影响。结果表明,随着缓冲层包覆过程中颗粒的直径增大和密度减小,喷泉高度减小,喷射区中的颗粒数量减小,喷射区中的气体升温速率降低,由此影响包覆效率。 展开更多
关键词 triso颗粒 核燃料 喷动床
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TRISO fuel volume fraction and homogeneity:a nondestructive characterization 被引量:2
9
作者 K. V. Vrinda Devi J. N. Dubey +1 位作者 Jyoti Gupta I. H. Shaikh 《Nuclear Science and Techniques》 SCIE CAS CSCD 2019年第3期46-52,共7页
A new nondestructive method to estimate the volume fraction and homogeneity of tristructural isotropic(TRISO)-coated fuel particles in fuel compacts designed for high-temperature reactors has been developed using imag... A new nondestructive method to estimate the volume fraction and homogeneity of tristructural isotropic(TRISO)-coated fuel particles in fuel compacts designed for high-temperature reactors has been developed using image analysis of conventional X-radiographs. The method is demonstrated on surrogate fuel compacts containing TRISO-coated particles with kernels made of zirconium dioxide. The methodology incorporates a correction for superimposed images of TRISO particles such that a single X-ray image obtained in any one random orientation is sufficient to characterize the fuel compact in terms of volume fraction and homogeneity. The method is based on the virtual segregation of images of each particle inside the compact with the aid of a calibration standard. 展开更多
关键词 triso VOLUME FRACTION HOMOGENEITY RADIOGRAPHY
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钍基氟盐冷却高温堆TRISO包覆燃料颗粒结构优化分析 被引量:2
10
作者 房勇汉 蔡翔舟 +5 位作者 陈金根 胡继峰 李晓晓 余呈刚 伍建辉 崔德阳 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第8期79-88,共10页
钍基氟盐冷却高温堆(Thorium-based Pebble Bed Fluoride Salt-cooled High-temperature Reactor,PBTFHR)作为第四代核反应堆的堆型之一,其燃料元件由TRISO(TRi-structural ISOtropic)包覆燃料颗粒组成,具有较好的中子性能和安全性。本... 钍基氟盐冷却高温堆(Thorium-based Pebble Bed Fluoride Salt-cooled High-temperature Reactor,PBTFHR)作为第四代核反应堆的堆型之一,其燃料元件由TRISO(TRi-structural ISOtropic)包覆燃料颗粒组成,具有较好的中子性能和安全性。本工作采用 SCALE 6.1 程序开展 PB-TFHR 的临界和燃耗性能计算,结合PANAMA模型研究包覆燃料颗粒的破损率,分析了PB-TFHR中TRISO包覆燃料颗粒的kernel半径、包覆层的厚度和密度对堆芯中子学性能、裂变气体氪、氙和碘产量及包覆燃料颗粒破损率的影响,给出优化的包覆燃料颗粒结构,为其物理设计提供参考。研究发现:当保持包覆层的厚度和密度不变时,较大的kernel半径(≥0.01 cm)可使堆芯处于欠慢化区,且堆芯温度反应性系数均为负值;在相同的燃耗下,kernel半径越小,堆芯中裂变气体的生成量越少,且包覆颗粒的破损率越小;当保持包覆层密度不变,只改变包覆层的厚度时,疏松热解炭层和内致密热解炭层的厚度对keff有较大影响;而当保持包覆层厚度不变只改变包覆层的密度对keff影响较小。 展开更多
关键词 钍基氟盐冷却高温堆 燃料球 包覆燃料颗粒 燃耗 破损率
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X能源将与日企开展TRISO燃料制造合作
11
作者 伍浩松 戴定 《国外核新闻》 2019年第5期21-21,共1页
【美通社马里兰州罗克维尔2019年4月30日电】X能源公司(X-energy)近日与日本核燃料工业公司(NFI)签署谅解备忘录,未来将在三元结构各向同性(TRISO)核燃料制造设备供应方面开展合作。这些设备将安装在X能源拟建的TRISO-X商业燃料制造设... 【美通社马里兰州罗克维尔2019年4月30日电】X能源公司(X-energy)近日与日本核燃料工业公司(NFI)签署谅解备忘录,未来将在三元结构各向同性(TRISO)核燃料制造设备供应方面开展合作。这些设备将安装在X能源拟建的TRISO-X商业燃料制造设施中。 展开更多
关键词 triso
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金属基弥散微封装燃料中TRISO燃料颗粒的尺寸优化设计 被引量:6
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作者 辛勇 李垣明 +6 位作者 唐昌兵 陈平 周毅 高士鑫 刘仕超 赵艳丽 岳慧芳 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期176-179,共4页
弥散微封装燃料是将包覆燃料颗粒弥散在基体中形成燃料芯块或者燃料棒,是目前耐事故燃料(ATF)中最具发展潜力的燃料之一。包覆燃料颗粒为三结构同向型(TRISO)或者两结构同向型(BISO)包覆燃料颗粒,基体可以是金属也可以是陶瓷。本文用有... 弥散微封装燃料是将包覆燃料颗粒弥散在基体中形成燃料芯块或者燃料棒,是目前耐事故燃料(ATF)中最具发展潜力的燃料之一。包覆燃料颗粒为三结构同向型(TRISO)或者两结构同向型(BISO)包覆燃料颗粒,基体可以是金属也可以是陶瓷。本文用有限元分析软件ABAQUS对金属基弥散微封装燃料进行了分析计算。通过分析TRISO燃料颗粒各包覆层厚度对燃料性能的影响,提出优化改进的建议。研究结果表明,疏松热解碳层(Buffer)厚度越大,燃料颗粒发生破损失效的燃耗越高,因此设计时应考虑增加其厚度;内部致密热解碳层(IPyC)厚度越大,其自身的最大环向拉应力越大,因此设计时应降低其厚度;碳化硅(SiC)层厚度越大,其自身环向压应力越小,因此设计时应降低其厚度。本文的研究结果可为金属基弥散微封装燃料的优化设计提供指导。 展开更多
关键词 弥散微封装燃料 三结构同向型(triso) 优化设计
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TRISO燃料颗粒三维多物理场耦合计算模型开发 被引量:3
13
作者 陈平 李伟 +3 位作者 李垣明 唐昌兵 李文杰 周毅 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期169-174,共6页
三向同性燃料(TRISO)颗粒是高温气冷堆弥散型燃料和全陶瓷微密封(FCM)耐事故燃料芯块的裂变区。为研究TRISO燃料颗粒在辐照环境中的复杂行为,基于COMSOL有限元软件开发了TRISO燃料颗粒的三维多物理场耦合性能分析模型。通过采用随辐照... 三向同性燃料(TRISO)颗粒是高温气冷堆弥散型燃料和全陶瓷微密封(FCM)耐事故燃料芯块的裂变区。为研究TRISO燃料颗粒在辐照环境中的复杂行为,基于COMSOL有限元软件开发了TRISO燃料颗粒的三维多物理场耦合性能分析模型。通过采用随辐照条件变化的材料物性参数和行为模型,可模拟燃料颗粒在稳态运行和事故工况下复杂的堆内热-力学行为,以及CO气体产生和裂变气体释放、裂变产物扩散等重要物理过程,还可以计算燃料颗粒的失效概率。基于COMSOL开发三维分析模型的计算结果与美国BISON程序对TRISO燃料颗粒的计算结果相比同样符合较好,说明了所开发模型的合理性。 展开更多
关键词 三向同性燃料(triso) 多物理场耦合 有限元
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TRISO燃料颗粒等效导热系数理论模型研究 被引量:3
14
作者 钱立波 余红星 +5 位作者 孙玉发 邓坚 陈伟 刘余 杜思佳 沈丹红 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期69-74,共6页
三层各向同性碳包覆(TRISO)燃料颗粒由核芯和4层包覆层组成,具有良好的裂变产物包容能力,其等效导热系数是计算弥散微封装燃料等效导热系数的重要基础。本文首先从球坐标下基本导热方程出发,基于多相固体宏观等效导热理论,建立了TRISO... 三层各向同性碳包覆(TRISO)燃料颗粒由核芯和4层包覆层组成,具有良好的裂变产物包容能力,其等效导热系数是计算弥散微封装燃料等效导热系数的重要基础。本文首先从球坐标下基本导热方程出发,基于多相固体宏观等效导热理论,建立了TRISO燃料颗粒等效导热系数理论计算模型;然后,结合固-固二元复合材料等效导热系数Chiew-Glandt模型分析了锆基微封装燃料(M3)芯体等效导热系数。结果表明,本文开发的模型可有效模拟TRISO燃料等效导热系数。基于开发的TRISO等效导热系数模型计算获得了全陶瓷微封装燃料(FCM)的等效导热系数。 展开更多
关键词 triso燃料颗粒 等效导热系数 理论模型
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泡沫不锈钢层TRISO颗粒的堆内行为模拟
15
作者 尹春雨 刘仕超 +6 位作者 焦拥军 周毅 高士鑫 邢硕 青涛 汪丽达 闫新龙 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期133-137,共5页
三向同性燃料(TRISO)颗粒中疏松热解碳层堆内辐照收缩产生间隙后,会导致TRISO颗粒热导恶化。为解决该问题,本文采用泡沫不锈钢替代TRISO颗粒中的疏松热解碳层。对泡沫不锈钢TRISO颗粒的堆内行为模拟结果表明,采用泡沫不锈钢可以避免疏... 三向同性燃料(TRISO)颗粒中疏松热解碳层堆内辐照收缩产生间隙后,会导致TRISO颗粒热导恶化。为解决该问题,本文采用泡沫不锈钢替代TRISO颗粒中的疏松热解碳层。对泡沫不锈钢TRISO颗粒的堆内行为模拟结果表明,采用泡沫不锈钢可以避免疏松层堆内密实化,提高疏松层的传热效率,有效降低核芯运行温度;不论采用泡沫不锈钢还是疏松热解碳作为疏松层,内层致密热解碳层(IPyC层)和外层致密热解碳层(OPyC层)的应力均会超过包覆层强度;碳化硅(SiC)层的环向应力随泡沫不锈钢层弹性模量的减小而减小,通过降低泡沫不锈钢弹性模量可以有效控制SiC层应力,保证其结构完整性。因此,应选取气孔率高、弹性模量低的泡沫不锈钢作为TRISO颗粒的疏松层,可在改善热导恶化问题的同时保证SiC层的结构完整性。该研究为TRISO颗粒在工程应用中的优化设计提供了指导。 展开更多
关键词 triso颗粒 热-力学行为 泡沫不锈钢 弹性模量
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TRISO包覆燃料颗粒裂变产物扩散释放特性研究
16
作者 郑军强 贺亚男 +4 位作者 章静 巫英伟 田文喜 苏光辉 秋穗正 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第S02期104-110,共7页
为研究三结构各向同性(TRISO)燃料颗粒裂变产物扩散释放特性,建立了辐照-热-力耦合作用下TRISO包覆燃料颗粒裂变产物Fick扩散模型,并通过IAEA CRP-6基准题进行了验证;利用所建模型对高温气冷堆典型工况下TRISO包覆燃料颗粒的性能进行了... 为研究三结构各向同性(TRISO)燃料颗粒裂变产物扩散释放特性,建立了辐照-热-力耦合作用下TRISO包覆燃料颗粒裂变产物Fick扩散模型,并通过IAEA CRP-6基准题进行了验证;利用所建模型对高温气冷堆典型工况下TRISO包覆燃料颗粒的性能进行了分析,同时,考虑裂变产物的反冲效应和热扩散效应,对TRISO包覆燃料颗粒不同温度及颗粒功率下裂变产物释放特性进行了分析。研究结果表明,高温会使TRISO包覆燃料颗粒裂变产物包容能力丧失,功率的提升则对裂变产物的释放影响较小。 展开更多
关键词 三结构各向同性(triso) 裂变产物扩散释放 多物理场耦合
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TRISO微球涂层的微结构与力学性能研究
17
作者 何宗倍 陈江善 +3 位作者 曾强 潘小强 姚力夫 邱邵宇 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期121-126,共6页
以ZrO2微球为模拟核芯,通过流化床化学气相沉积(FBCVD)工艺制备了三结构同向性包覆颗粒(TRISO)微球,利用扫描电镜、透射电镜等对TRISO微球各包覆涂层的微结构进行了观察分析,并采用微米压痕法测试了各包覆涂层的弹性模量和维氏硬度,在... 以ZrO2微球为模拟核芯,通过流化床化学气相沉积(FBCVD)工艺制备了三结构同向性包覆颗粒(TRISO)微球,利用扫描电镜、透射电镜等对TRISO微球各包覆涂层的微结构进行了观察分析,并采用微米压痕法测试了各包覆涂层的弹性模量和维氏硬度,在此基础上通过压溃实验对SiC涂层的断裂强度进行了测试。结果表明:①Buffer层由大量的球状碳颗粒组成,涂层中存在较多的大孔;②内PyC层和外PyC的结构类似,由大量表面包裹片层结构的球状碳颗粒组成,致密度相对较高;③SiC层以典型的β-SiC结晶态存在,原子层间距为0.26 nm;④各包覆涂层中,Buffer层的弹性模量和维氏硬度最低,分别在13.29 GPa和1.78 GPa左右,内PyC层的弹性模量和维氏硬度分别在25.80 GPa和3.18 GPa左右,外PyC层的弹性模量和硬度分别在28.15 GPa和3.66 GPa左右,SiC层的弹性模量与硬度均最高,分别在141.4 GPa和21.51 GPa左右;⑤通过压溃实验测得的SiC层平均断裂强度为2581 MPa。TRISO微球各包覆涂层不同的结构特征来源于不同的沉积工艺,前驱气体的热分解反应是控制包覆涂层结构的关键。本文对TRISO微球各涂层的结构和力学特征进行研究,获得相应的性能数据,对TRISO微球的设计应用和堆内辐照行为预测具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 triso微球 热解碳 SIC 微观结构 力学性能
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残余气孔对TRISO颗粒高温堆内热-力学行为影响研究
18
作者 赵艳丽 刘仕超 +2 位作者 李垣明 唐昌兵 路怀玉 《核动力工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期155-161,共7页
为了明确SiC层中可能出现残余气孔对三向同性燃料(TRISO)颗粒堆内性能影响,确定残余气孔的临界尺寸,本文采用多物理场耦合COMSOL软件对含有残余气孔的TRISO颗粒的堆内行为进行数值模拟,以分析TRISO颗粒裂变气体、CO释放量及内压和残余... 为了明确SiC层中可能出现残余气孔对三向同性燃料(TRISO)颗粒堆内性能影响,确定残余气孔的临界尺寸,本文采用多物理场耦合COMSOL软件对含有残余气孔的TRISO颗粒的堆内行为进行数值模拟,以分析TRISO颗粒裂变气体、CO释放量及内压和残余气孔尺寸对TRISO颗粒包覆层应力分布的影响。分析结果表明,在辐照后期,TRISO颗粒的CO释放比例远高于裂变气体原子,颗粒内压可达49.5 MPa。残余气孔的存在使得碳化硅(SiC)层、内致密热解碳(IPyC)层和外致密热解碳(OPyC)层应力迅速增大,尤其是SiC层,当残余气孔尺寸达到9μm时,SiC层最大应力达600 MPa,远高于其本征强度;当残余气孔尺寸为5μm时,SiC层的最大应力约为450 MPa,与其本征强度相当。因此,在制备过程中为保证SiC层的结构完整性,SiC层的残余气孔尺寸应小于5μm。 展开更多
关键词 三向同性燃料(triso)颗粒 残余气孔 应力状态 辐照变形
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Denoising method of X-ray phase contrast DR image for TRISO-coated fuel particles 被引量:2
19
作者 Min Yang Jianhai Zhang +4 位作者 Fanyong Meng Sung-Jin Song Xingdong Li Wenli Liu Dongbo Wei 《Particuology》 SCIE EI CAS CSCD 2013年第6期695-702,共8页
TRISO (tristructural-isotropic) fuel is a type of micro fuel particles used in high-temperature gas-cooled reactors (HTGRs). Among the quality evaluation methods for such particles, inqine phase contrast imaging t... TRISO (tristructural-isotropic) fuel is a type of micro fuel particles used in high-temperature gas-cooled reactors (HTGRs). Among the quality evaluation methods for such particles, inqine phase contrast imaging technique (PCI) is more feasible for nondestructive measurement. Due to imaging hardware limitations, high noise level is a distinct feature of PCI images, and as a result, the dimensional measurement accuracy of TRISO-coated fuel particles decreases. Therefore, we propose an improved denoising hybrid model named as NL P-M model which introduces non-local theory and retains the merits of the Perona-Malik (P-M) model. The improved model is applied to numerical simulation and practical PCI images. Quanti- tative analysis proves that this new anisotropic diffusion model can preserve edge or texture information effectively, while ruling out noise and distinctly decreasing staircasing artifacts. Especially during the process of coating layer thickness measurement, the NL P-M model makes it easy to obtain continuous contours without noisy points or fake contour segments, thus enhancing the measurement accuracy. To address calculation complexity, a graphic processing unit (GPU) is adopted to realize the acceleration of the NL P-M denoising. 展开更多
关键词 triso-coated fuel particle X-ray phase contrast imaging Image denoising Partial differential equation Non-local means
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包覆燃料颗粒尺寸及其标准偏差对失效概率的影响 被引量:3
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作者 张永栋 林俊 +1 位作者 张海青 朱智勇 《核技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期69-74,共6页
三结构同向性型(Tristructural isotropic,TRISO)包覆燃料颗粒是目前高温气冷堆和固态燃料熔盐堆采用的燃料元件。TRISO包覆燃料颗粒破损会导致裂变产物不可接受的释放,由此影响反应堆的安全运行。基于TRISO包覆燃料颗粒压力壳式破损模... 三结构同向性型(Tristructural isotropic,TRISO)包覆燃料颗粒是目前高温气冷堆和固态燃料熔盐堆采用的燃料元件。TRISO包覆燃料颗粒破损会导致裂变产物不可接受的释放,由此影响反应堆的安全运行。基于TRISO包覆燃料颗粒压力壳式破损模型,分析了TRISO包覆燃料颗粒核芯和各包覆层的尺寸对失效概率的影响,研究了TRISO包覆燃料颗粒核芯半径、疏松热解碳(Buffer)层厚度和碳化硅(Si C)层厚度的合理设计范围。同时,利用随机抽样统计的方法分析了TRISO包覆燃料颗粒核芯半径分布和各包覆层厚度分布对颗粒失效概率的影响。研究发现,降低Buffer层厚度分布的标准差至16μm可以使TRISO包覆燃料颗粒的失效概率降低一个数量级。 展开更多
关键词 triso包覆燃料颗粒 压力壳破损 triso包覆燃料颗粒尺寸 标准偏差
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