包覆燃料顆粒尺寸及其標準偏差對失效概率的影響

張永棟 林 俊 張海青 朱智勇（中國科學院上海應用物理研究所 嘉定園區 上海 20800）

2（中國科學院大學 北京 100049）

包覆燃料顆粒尺寸及其標準偏差對失效概率的影響

張永棟1,2林 俊1張海青1朱智勇11（中國科學院上海應用物理研究所 嘉定園區 上海 201800）

2（中國科學院大學 北京 100049）

三結構同向性型(Tristructural isotropic, TRISO)包覆燃料顆粒是目前高溫氣冷堆和固態燃料熔鹽堆采用的燃料元件。TRISO包覆燃料顆粒破損會導致裂變產物不可接受的釋放，由此影響反應堆的安全運行?；赥RISO包覆燃料顆粒壓力殼式破損模型，分析了TRISO包覆燃料顆粒核芯和各包覆層的尺寸對失效概率的影響，研究了TRISO包覆燃料顆粒核芯半徑、疏松熱解碳(Buffer)層厚度和碳化硅(SiC)層厚度的合理設計范圍。同時，利用隨機抽樣統計的方法分析了TRISO包覆燃料顆粒核芯半徑分布和各包覆層厚度分布對顆粒失效概率的影響。研究發現，降低Buffer層厚度分布的標準差至16 μm可以使TRISO包覆燃料顆粒的失效概率降低一個數量級。

TRISO包覆燃料顆粒，壓力殼破損，TRISO包覆燃料顆粒尺寸，標準偏差

自20世紀50年代以來，與高溫氣冷堆相關的包覆顆粒燃料的設計和研發一直是人們關注的重點領域。德國于20世紀70年代末，率先成功研制三結構同向性型(Tristructural isotropic, TRISO)包覆燃料顆粒并實現其工業化應用，極大地促進了高溫氣冷堆的發展。TRISO包覆燃料顆粒由中心燃料核芯外面包覆4層包覆層構成，包覆層物質分別為熱解碳和SiC，其中SiC層對燃料的安全起到至關重要的作用。……