空间热离子反应堆燃料元件力学性能分析程序开发

作     者：杨文宇 柴翔 朱恩平 刘晓晶 Yang Wenyu;Chai Xiang;Zhu Enping;Liu Xiaojing

作者机构：上海交通大学智慧能源创新学院上海200240 上海交通大学机械与动力工程学院上海200240 

出 版 物：《强激光与粒子束》 (High Power Laser and Particle Beams)

年 卷 期：2024年第36卷第3期

页      面：148-157页

核心收录：

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2020YFB1901900) 国家自然科学基金项目(12275175) 上海市工业强基计划项目(GYQJ-2018-2-02) 上海市启明星计划项目(21QA1404200) 

主　　题：空间堆 燃料元件 辐照肿胀 力学分析 

摘      要：为了实现对空间热离子反应堆燃料元件运行期间安全性能的预测,研究开发了一种燃料元件力学性能分析程序,并针对多层圆筒状的TOPAZ-Ⅱ热离子燃料元件开展了应力、应变和几何变形的高精度模拟。程序考虑了核燃料在高温辐照环境下的辐照肿胀,并分析了燃料芯块-发射极在发生接触后的力学响应问题,从而快速且准确地求解燃料芯块和发射极的力学状态,以对空间热离子反应堆运行期间的性能提供准确预测。结果表明:在正常运行情况下,空间热离子反应堆燃料会发生显著的肿胀效应,其造成的变形将导致燃料元件热电转换效率降低、元件失效等安全隐患。