热管堆固态堆芯燃料辐照-热-力耦合性能分析

热管堆固态堆芯具有高固有安全性、紧凑、体积小和高运行温度等特点，但长期处于高温、强辐照环境下其部件材料会出现辐照变形、蠕变等力学行为，影响传热和力学性能。因此基于COMSOL软件建立了热管堆固态堆芯燃料辐照-热-力耦合分析模型，考虑了部件变形和材料物性变化等因素，探究了固态堆芯燃料长期运行下的复杂行为。

研究结果表明固态堆芯外侧燃料芯块周围缺少热管会导致温度上升，且受局部温度分布不均匀影响，堆芯最高应力出现在该区域。固态堆芯稳定运行5年时，基体与包壳随包壳距基体中心的距离由大到小的顺序开始发生接触，且完全接触后会造成接触应力的增加。固态堆芯运行过程中芯块温度整体呈上升趋势，当基体-包壳完全接触后，基体蠕变导致向外变形增加，芯块温度上升明显。固态堆芯最大蠕变出现在温度较高的燃料包壳，随着服役时间增加，蠕变应变增加，失效风险上升。本研究为热管堆固态堆芯燃料的长期运行提供了理论依据，对热管堆堆芯设计和安全评价具有指导意义。