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摘要
为了提升现有压水堆的功率水平和安全裕量，本文提出了一种基于U-50Zr合金材料的螺旋十字燃料。本文基于分子动力学原理，对带孔隙U-50Zr合金的杨氏模量和热导率进行了预测；并将该预测结果植入到有限元多物理场耦合模拟中，对U-50Zr合金材料下螺旋十字燃料的热力性能进行了分析。分子动力学仿真结果显示：孔隙效应会降低U-50Zr合金材料的杨氏模量和热导率；但由于U-50Zr合金的辐照肿胀率和螺旋十字燃料温度较低，故辐照导致的孔隙效应并不明显，因此，燃料的温度场在整个寿期内较稳定。此外，在自接触影响下，螺旋十字燃料在包壳翼尖区域出现较大的应力峰值，且最大应力为326.7 MPa,低于锆合金材料的断裂极限。U-50Zr的螺旋十字燃料拥有不错的抗辐照热力响应特性，具备一定的应用前景。
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