空间热离子燃料元件力学性能分析程序开发

作者

杨文宇，柴香，朱恩平，刘晓静

摘要

为了预测空间热离子反应堆运行过程中燃料元件的安全性能，本研究开发了燃料元件力学性能分析程序，对多层圆柱形TOPAZ-II热离子燃料元件进行了应力、应变和几何变形的高精度模拟。该方案考虑了高温辐射环境下核燃料的辐照膨胀，分析了燃料颗粒-发射器接触后的力学响应，从而快速准确地求解了燃料颗粒和发射器的力学状态，从而准确预测了空间热离子反应堆运行过程中的性能。结果表明，在正常运行条件下，空间热离子反应堆的燃料会发生明显的膨胀效应，从而产生变形，从而导致热电转换效率降低和部件故障等潜在的安全隐患。

关键词： 空间反应堆， 燃料元件， 辐照膨胀， 力学分析