UO2核燃料中Xe气泡演化的相场模型与分析

UO2核燃料中Xe气泡演化的相场模型与分析

论文摘要

在UO2核燃料中,由于空位和Xe气体原子形成能较大,导致其在核燃料基体中的热平衡浓度极低,因此通过传统相场方法难以定量地研究UO2中气泡的演化过程.本文针对这一问题,提出了一个定量的相场模型.根据热力学理论以及KKS模型推导出系统的自由能密度方程.利用该相场模型可以研究极低空位和Xe气体原子浓度下纳米尺度气泡生长演化过程.本文分别研究了空位和Xe气体原子产生速率以及温度和温度梯度对气泡演化的影响.研究发现在高温和高的空位以及Xe气体原子产生速率下气泡生长较快.纳米尺度的气泡在向高温区移动过程中沿温度梯度方向被拉长.同时模拟结果也证实了核燃料中心空洞的形成.基于本模型的模拟结果与经典速率理论以及实验观察一致.

论文目录

  • 1 引言
  • 2 相场模型
  • 3 结果与讨论
  •   3.1 边界条件对单个气泡生长影响
  •   3.2 温度对单个气泡生长的影响
  •   3.3 裂变速率对气泡演化的影响
  •   3.4 温度梯度对气泡演化的影响
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 王亚峰,肖知华,石三强

    关键词: 核燃料,气泡演化,定量相场模型,温度梯度

    来源: 中国科学:物理学 力学 天文学 2019年11期

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

    专业: 核科学技术

    单位: 香港理工大学深圳研究院,香港理工大学机械工程系

    基金: 国家自然科学基金(编号:51672232),香港研究资助局(编号:PolyU 152636,16E)资助项目

    分类号: TL2

    页码: 82-92

    总页数: 11

    文件大小: 1505K

    下载量: 78

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