张永栋 林 俊 张海青 朱智勇（中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 20800）

2（中国科学院大学 北京 100049）

包覆燃料颗粒尺寸及其标准偏差对失效概率的影响

张永栋1,2林 俊1张海青1朱智勇11（中国科学院上海应用物理研究所 嘉定园区 上海 201800）

2（中国科学院大学 北京 100049）

三结构同向性型(Tristructural isotropic, TRISO)包覆燃料颗粒是目前高温气冷堆和固态燃料熔盐堆采用的燃料元件。TRISO包覆燃料颗粒破损会导致裂变产物不可接受的释放，由此影响反应堆的安全运行。基于TRISO包覆燃料颗粒压力壳式破损模型，分析了TRISO包覆燃料颗粒核芯和各包覆层的尺寸对失效概率的影响，研究了TRISO包覆燃料颗粒核芯半径、疏松热解碳(Buffer)层厚度和碳化硅(SiC)层厚度的合理设计范围。同时，利用随机抽样统计的方法分析了TRISO包覆燃料颗粒核芯半径分布和各包覆层厚度分布对颗粒失效概率的影响。研究发现，降低Buffer层厚度分布的标准差至16 μm可以使TRISO包覆燃料颗粒的失效概率降低一个数量级。

TRISO包覆燃料颗粒，压力壳破损，TRISO包覆燃料颗粒尺寸，标准偏差

自20世纪50年代以来，与高温气冷堆相关的包覆颗粒燃料的设计和研发一直是人们关注的重点领域。德国于20世纪70年代末，率先成功研制三结构同向性型(Tristructural isotropic, TRISO)包覆燃料颗粒并实现其工业化应用，极大地促进了高温气冷堆的发展。TRISO包覆燃料颗粒由中心燃料核芯外面包覆4层包覆层构成，包覆层物质分别为热解碳和SiC，其中SiC层对燃料的安全起到至关重要的作用。……