[发明专利]一种计算全陶瓷微封装燃料芯块有效热导率的有限元方法

权利要求书

1.一种TRISO颗粒的有效热导率预测方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S11)根据TRISO颗粒多层微结构特征，构建多层TRISO颗粒有限元模型；

S12)基于球体法，利用有限元方法确定TRISO颗粒有效热导率预测。

2.根据权利要求1所述的TRISO颗粒的有效热导率预测方法，其特征在于，步骤S11)为建立具有稳态热传导的TRISO颗粒简化模型，在简化模型TRISO颗粒被设定为球体，在距离球心r₁距离形成的内球壁上施加t₁温度，并在距离球心r₂距离形成的外球壁上施加t₂温度，形成温度梯度，实现稳态热传导；然后赋予各层材料属性并划分网格，进行有限元计算。

3.根据权利要求1或2所述的TRISO颗粒的有效热导率预测方法，其特征在于，步骤S11)中TRISO颗粒简化模型中选择八分之一、四分之一或二分之一的TRISO颗粒建立模型。

4.根据权利要求1或2所述的TRISO颗粒的有效热导率预测方法，其特征在于，步骤S12)为利用球体法，确定TRISO颗粒等效热导率，计算公式为：

式中：λ_T为球壁导热模型中内球壁和外球壁之间材料的热导率；Q为流过内球壁或外球壁的热量；r₁为内球壁的半径，r₂为外球壁的半径；Δt为施加在内球壁和外球壁之间的温差，即t₁与t₂的差值；其中，t₁大于t₂，r₂大于r₁。

5.根据权利要求4所述的TRISO颗粒的有效热导率预测方法，其特征在于，r₂与r₁比值大于5000。

6.一种FCM燃料芯块热的有效热导率预测方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S21)根据FCM燃料芯块微结构特征，利用代表性体积单元方法构建有限元模型；将其中的TRISO颗粒多层结构，等效为实体球状颗粒；并以权利要求1-5任一项所述的方法获得的TRISO颗粒有效热导率作为TRISO颗粒的等效热导率，划分网格并进行有限元计算；

S22)根据傅里叶定律，利用体积平均方法，计算各单元温度梯度的平均值和各单元平均热流密度的平均值，进而计算FCM燃料芯块热的有效热导率。

7.根据权利要求6所述的FCM燃料芯块热的有效热导率预测方法，其特征在于，步骤S22)中全场的平均热流密度通过以下公式计算：

各单元温度梯度的平均值通过以下公式计算：

式中：i为代表性体积单元中第i个单元；V_i为第i个单元的体积；q_i为第i个单元的热流密度；为全场的平均热流密度；T_i为第i个单元的温度梯度；为各单元温度梯度的平均值。

8.根据权利要求7所述的FCM燃料芯块热的有效热导率预测方法，其特征在于，步骤S22)中FCM燃料芯块热的有效热导率通过以下公式计算：

9.一种用于TRISO颗粒的热导率计算的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求1-5任一项所述的TRISO颗粒的有效热导率预测方法。

10.一种FCM燃料芯块热的有效热导率预测的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行权利要求6-8任一项所述的FCM燃料芯块热的有效热导率预测方法。