弥散核燃料元件辐照损伤作用下的细观热力耦合行为研究

项目名称： 弥散核燃料元件辐照损伤作用下的细观热力耦合行为研究

项目编号： No.11172068

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 丁淑蓉

作者单位： 复旦大学

项目金额： 75万元

中文摘要： 弥散核燃料元件由燃料芯体及金属包壳组成，芯体是由核燃料颗粒弥散分布在基体中构成的复合燃料。由于其可承受的燃耗更高，在第四代先进核反应堆及核废料处理领域具有非常好的应用前景。对其服役行为进行预测，考虑基体和包壳材料的辐照损伤效应非常重要。本研究基于大变形热弹塑性本构理论，着重引入核结构材料在堆内超常环境中的辐照损伤效应：辐照硬化、辐照蠕变、辐照生长和辐照肿胀，分别建立基体和包壳材料的三维大变形本构关系；建立对元件辐照损伤作用下的细观热力耦合行为演化进行数值预测的方法和程序；通过元件辐照后检验获取数据，验证方法、程序的有效性；结合辐照后检验结果，分析核结构材料堆内破坏的机理及条件；考察芯体颗粒大小、体积含量、分布形式及辐照和工况条件对元件堆内细观热力耦合行为的影响。本研究将发展材料在辐照条件下的大变形本构模型，为弥散核燃料元件设计提供理论基础和计算手段，具有科学意义且具重要工程应用价值。

中文关键词： 复合材料细观力学；辐照损伤效应；热力耦合；大变形本构关系；数值预测

英文摘要：

英文关键词： Meso-mechanics of composites；irradiation damage effects；thermo-mechanical coupling；large-deformation constitutive relation；numerical prediction