单节热离子燃料元件燃料质量迁移及其对元件性能影响

单节热离子燃料元件结构紧凑,能够实现静态热电转换,但运行温度高,燃料发生质量迁移,影响燃料元件性能。针对单节热离子燃料元件几何特点建立燃料质量迁移模型和热电转换模型,开发单节热离子燃料元件稳态性能分析程序,将计算结果与中国原子能科学研究院堆内试验数据对比验证后,开展了单节热离子燃料元件稳态性能分析。研究发现燃料轴向质量迁移使燃料元件功率发生轴向再分布,从而展平轴向温度分布,使热电转换效率发生小幅下降。燃料元件运行功率越高,中心孔道初始直径越小,中心孔道堵塞风险越高。径向质量迁移使燃料芯块和发射极在运行早期即发生接触,发射极在接触下发生蠕变,蠕变量受燃料芯块轴向质量迁移影响。