[發明專利]球床式高溫氣冷堆堆芯燃料元件包覆顆粒破損率計算方法

在審

• 申請號: 202210188844.8
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114647970A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 謝鋒;王彧;曹建主;劉兵;夏冰;李富;童節娟;董玉杰;張作義
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06F17/18;G06F17/13;G21C17/00;G06F119/08
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;趙江琳

1.一種球床式高溫氣冷堆堆芯燃料元件包覆顆粒破損率計算方法，包括以下步驟：

S1、計算核裂變反應堆短壽命惰性氣體裂變核素堆芯盤存量I_i；

S2、使用Booth擴散釋放模型，根據燃料元件溫度信息得到短壽命惰性氣體裂變核素的釋放率/生成率R/B_i；

S3、利用一回路核素遷移模型計算一回路短壽命惰性氣體裂變核素活度濃度的理論計算表達式A_i(F,C)；

S4、通過從一回路氦氣凈化系統氣體抽樣測量得到抽樣時刻一回路短壽命惰性氣體裂變核素活度濃度的實驗測量值a_i；

S5、根據所述理論計算表達式A_i(F,C)和所述實驗測量值a_i，采用最小二乘法最優化求解堆芯燃料元件包覆顆粒破損率F和基體石墨鈾污染份額C。

2.根據權利要求1所述的球床式高溫氣冷堆堆芯燃料元件包覆顆粒破損率計算方法，其特征在于，步驟S1中利用IPRFGN模型或傳統的點燃耗方程組計算程序計算堆芯盤存量I_i，，所述IPRFGN模型是對點燃耗方程組的簡化，將各類核裂變反應堆堆芯描述為具有幾個關鍵參數的點堆。

3.根據權利要求1所述的球床式高溫氣冷堆堆芯燃料元件包覆顆粒破損率計算方法，其特征在于，步驟S2中所述Booth擴散釋放模型為：

其中：

a為等效球體的半徑，cm；

c是單位體積內核素的原子數，即核素濃度，1/cm³；

B是單位體積內產生的原子數，即單位體積生成率，1/(cm³·s)；

D是核素的擴散系數，cm²/s；

t是核素擴散的時間，s；

r是距離球心的位置，cm；

λ是核素的衰變常數，1/s；

其解析解為：

其中：R/B表示某等效球中核素的釋放率/生成率；

考慮不同燃耗影響和母核協助擴散情況下，釋放率/生成率的修正公式為：

其中：

f_BU是燃耗修正系數，％FIMA；

Γ₁,Γ₂和μ₁,μ₂是定義的計算參數；

下標1，2分別表示考慮的核素和其母核；

D’＝D/a²，D’表示核素的約化擴散系數，采用阿雷尼烏斯公式表述：

其中：

D₀′表示頻率因子，1/s；

Q表示活化能，J/mol；

R表示理想氣體常數，J/(mol·K)；

T表示擴散材料的平均溫度，K。