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硅碳棒在LOCA工况下的综合性能

    碳化硅纤维增韧复合材料,因为其热膨胀系数低、抗热冲击性能强、中子吸收截面低、高温抗腐蚀、强度高等特点,被选为耐事故燃料的候选材料之一。纯硅碳棒的性能有些许不足,无法商用,比如:断裂强度低,对裂纹敏感材料力学性能缺乏可靠性。为了克服这一缺陷,通过制备硅碳棒基体纤维,以增加其韧性,通过界面相,以偏移基体裂纹,沉积硅碳棒基体,在内外表面形成硅碳棒涂层,以防止纤维材料和环境直接接触,形成碳化硅复合材料o-o。复合材料克服了纯硅碳棒的缺点,增加了作为核级材料取代传统金属燃料棒包壳材料的可能性。LOCA)事故是指反应堆主回路压力边界产生破口或发生破裂,一部分或大部分冷却剂泄露的事故。LOCA发生后,燃料棒的排热突然恶化,燃料内的大量贮热再分布,使包壳温度突然上升,Zr4合金力学性能降低。冷却剂丧失的同时,包壳外压下降,燃料棒过热使得内压升高,包壳在内外压差的影响下发生变形。以CVI工艺制作的碳化硅纤维增韧复合材料(硅碳棒,1硅碳棒)为主要对象,收集文献数据,拟合硅碳棒,/硅碳棒各项物性随辐照温度和快中子注量变化关系式,利用FRAPTRAN程序计算,对比分析硅碳棒,l硅碳棒和Zr4包壳燃料棒在LOCA工况下的综合性能。硅碳棒iC在堆内辐照时,主要受温度和快中子注量影响。此外,硅碳棒邝iC性能还受到制作工艺、气孔率、密度等影响,但在入堆时,上述影响因素已经确定。上述参数对硅碳棒声iC热物性影响较小,可暂时不用考虑,但对力学物性影响甚大,不容易使用通用公式对上述所有影响因素进行量化。为简化复合材料物性模型,本文的物性建模遵循以下原则:1)在反应堆运行温度范围内,硅碳棒,l硅碳棒热学性能参数随温度变化平稳,随制作工艺相差不大且影响有限四,可使用纯硅碳棒的热学性能替代;2) 硅碳棒声iC力学性能参数受中子辐照深度和温度影响较大,以当前公布数据较多的CVI-硅碳棒,l硅碳棒力学数据为主建模。为描述严谨,以硅碳棒代表所选物性模型取自纯硅碳棒数据,以硅碳棒,l硅碳棒代表所选物性模型取自CVI-硅碳棒,硅碳棒数据。www.beritawan.com

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