一种快堆边界下的裂变气体释放数值模型

廖海龙, 杨广亮, 陈红丽

(中国科学技术大学核科学技术学院， 合肥 230027)

1 引 言

开发燃料元件性能分析程序以模拟燃料元件的辐照-热-力行为，对预测真实反应堆行为及安全设计都有着重要的作用.国内外对水堆边界下的燃料元件性能分析程序已经有了几十年的开发经验，具有比较成熟的技术手段. 如美国的FRATRAN[1]系列、欧洲的TRANSURANUS[2]各代版本、日本的FEMAXI[3]系列、中国西安交通大学的FROBA[4]等；但是针对快堆边界下的燃料元件性能分析程序还在发展中，如美国的 LIFE[5]系列、德国的GERMINAL[6]、中国原子能科学研究院的LIFEANLS[7]等. 由于理论发展受限及实验数据匮乏等原因，它们对快堆内的行为分析都不如水堆成熟，所采取的模型以及算法也都需要进一步完善.

裂变气体对反应堆整体的耦合分析起着至关重要的作用. 首先，裂变气体降低了燃料芯块与包壳间的热导率，而这会导致芯块温度的提升. 同时更高的温度又会引起更多的气体释放，这种正反馈机制给安全设计带来挑战. 其次，裂变气体会导致燃料芯块气态肿胀量的增加，而这会加剧芯块-包壳的力学接触效应，从而导致包壳的损伤，进而影响燃料元件寿命. 最后，这些带有放射性的气体直接降低了反应堆的安全边界.

由于快堆处在高温、高中子通量的严酷环境当中，相比传统水堆的裂变气体行为有差异，因而开发快堆边界下的裂变气体数值模型具有切实的意义.

本文在调研国内外燃料元件性能分析程序……