李 懿 张爱民

（中国原子能科学研究院 北京 102413）

为提高核电站的安全性，近年来国际核电领域正在推进先进耐事故燃料（Accident Tolerant Fuel，ATF）［1］的研发。ATF通过采用性能更好的芯块及包壳材料来提高安全性能，因此研发事故工况下性能稳定的包壳材料是ATF研发的重要环节。碳化硅复合材料（SiCf/SiC）由于具有中子吸收截面小、抗氧化能力强、熔点高、强度高等优点，已成为一种十分有吸引力的ATF包壳材料。

碳化硅材料的微观组织结构对其材料性能有重大影响，而碳化硅材料的微观结构组织又与制作工艺有着密切关系。目前碳化硅复合材料的制作工艺是首先制备连续增韧的碳化硅纤维（SiCf），然后将其编织在化学气相渗透法（Chemical Vapor Infiltration，CVI）制备的碳化硅基体外，与碳化硅（SiC）基体共同构成碳化硅纤维增韧复合材料［2−3］。但这种工艺会在材料中产生一定量的气孔，编织型复合材料的孔隙率最高甚至会达到10%［3］，因此有必要开展孔隙对碳化硅复合材料性能影响的研究。现有的压水堆碳化硅复合材料为三层圆管结构，管内孔隙为随机分布，结构很难重复及复现，这就使得大多数力学性能研究都需要进行大量实验，增加了许多工作量。现阶段，许多研究者［4−6］使用有限元软件来研究孔隙对复合材料力学性能的影响，配合较少的实验并取得满意的成果。

本文运用COMSOL有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）软件，通过其APP开发模块对建模程序进行二次开发，使其具备生成具有不同孔隙特征［7］（包括孔隙率、孔隙分布、孔隙尺寸……