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摘要
为了明确SiC层中可能出现残余气孔对三向同性燃料（TRISO）颗粒堆内性能影响，确定残余气孔的临界尺寸，本文采用多物理场耦合COMSOL软件对含有残余气孔的TRISO颗粒的堆内行为进行数值模拟，以分析TRISO颗粒裂变气体、CO释放量及内压和残余气孔尺寸对TRISO颗粒包覆层应力分布的影响。分析结果表明，在辐照后期，TRISO颗粒的CO释放比例远高于裂变气体原子，颗粒内压可达49.5MPa。残余气孔的存在使得碳化硅（SiC）层、内致密热解碳（IPyC）层和外致密热解碳（OPyC）层应力迅速增大，尤其是SiC层，当残余气孔尺寸达到9μm时，SiC层最大应力达600 MPa，远高于其本征强度；当残余气孔尺寸为5μm时，SiC层的最大应力约为450 MPa，与其本征强度相当。因此，在制备过程中为保证SiC层的结构完整性，SiC层的残余气孔尺寸应小于5μm。
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单位中国核动力研究设计院
