基于COMSOL的全陶瓷微封装燃料元件建模与传热分析

作者：王某浩; 步珊珊; 卢绪祥^*; 刘瑞

来源：动力工程学报, 2023, 43(11): 1399-1405.

DOI：10.19805/j.cnki.jcspe.2023.11.002

• FCM燃料元件
• TRISO颗粒
• 颗粒随机分布
• 建模
• 填充率
• 温度分布

采用COMSOL软件构建了全三维全陶瓷微封装(FCM)燃料元件模型，提出了一种FCM燃料元件内TRISO颗粒随机分布的高效建模方法，可以实现较高填充率的颗粒弥散填充。分析了不同颗粒填充率(35%、40%和45%)下以及不同颗粒随机分布下FCM燃料元件的温度分布特性。结果表明：FCM燃料元件中心区域温度高，沿径向温度降低；TRISO燃料颗粒特别是燃料核芯的温度明显高于周围基体的温度，温差可达130 K甚至更高，其中最大的温度梯度出现在Buffer层；在相同线功率下，随着颗粒填充率的增加，燃料芯块的最高温度降低，平均温度略有升高；受到颗粒分布随机性的影响，当颗粒填充率减小时，平均温度和最高温度分布的离散程度均增加，但总体上颗粒随机分布对燃料芯块平均温度的影响较小。

• 单位
  长沙理工大学; 重庆大学