赵 毅，王晓敏，龙冲生

(中国核动力研究设计院 反应堆燃料及材料重点实验室，四川 成都 610041)

弥散型燃料是指细颗粒的燃料相均匀弥散在非裂变材料基体中的核燃料[1]，与目前水冷堆核电站使用的UO2陶瓷芯块燃料元件相比，具有燃料中心温度低、停堆热容小、燃耗深、寿命长、包容裂变产物能力强等显著特点，固有安全性高，是一种具有广阔前景的新型核燃料[2]。弥散型燃料在运行过程中，燃料颗粒释放的裂变气体存储在燃料内部的微小气泡中，随着燃耗的升高，气泡中的裂变气体逐渐增多，当气泡内压增大到使周围燃料张应力超过其断裂强度时，气泡之间就会相互连通，形成微裂纹，并最终发展成为宏观裂纹，使弥散型燃料失效。

国内外很多学者对弥散型燃料的失效行为开展了研究。Weir[3]认为UO2-不锈钢弥散型燃料在辐照初期，燃料颗粒致密收缩形成空腔，裂变气体进入空腔后形成膨胀力，当该力大于基体金属的屈服强度时即发生失效。Beck[4]将燃料颗粒当作无限连续金属基体中可膨胀的球形空洞，当基体中的局部应力大于材料的断裂强度时即发生失效。文献[5]利用有限元方法分析了弥散型燃料的稳定性。文献[6]在热室中观察了UO2弥散型燃料辐照后退火的微观组织。上述模型在研究弥散型燃料的失效行为时，均假设气泡均匀分布在燃料相中，忽略了气泡之间的相互作用。但在讨论燃料颗粒的开裂行为时，气泡之间的相互作用对燃料颗粒的应力分布影响很大。……